WO2022244721A1 - 楽器 - Google Patents
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Definitions
- This disclosure relates to musical instruments.
- Patent Document 1 discloses a configuration for detecting the position of a movable member by using an exciting coil and a position detection coil installed on a fixed member and an excited coil installed on a movable member that moves relative to the fixed member. is disclosed.
- the excitation coil and the position detection coil are arranged on the fixed member, and the excited coil is arranged on the movable member.
- the relative positions of the exciting coil, the position detecting coil, and the excited coil vary depending on the mounting position. If there is variation in the relative positions of the position detection coil and the energized coil, there is a problem that the position of the movable member cannot be detected accurately.
- An object of the present disclosure is to improve the detection accuracy of the position of a movable member by absorbing variations in the position of a coil or the like.
- a musical instrument includes: a fixed member; A detection circuit having a circuit to be detected having a magnetic material or a conductor and a coil arranged on the fixed member, and outputting a detection signal having a voltage corresponding to the distance between the circuit to be detected and the coil a generating unit that generates position data indicating the position of the movable member based on the correspondence relationship between the voltage of the detection signal and the position of the movable member; and a predetermined position within the movable range in which the position of the movable member is and a calibration unit that calibrates the correspondence based on the value of the voltage when
- FIG. 1 is a block diagram illustrating the configuration of a keyboard instrument in the first embodiment
- FIG. 1 is a block diagram illustrating the configuration of a keyboard instrument
- FIG. It is a circuit diagram of a detection circuit and a circuit to be detected.
- 3 is a block diagram illustrating the configuration of a drive circuit
- FIG. 4 is a plan view of the signal converter
- FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line a in FIG. 5
- FIG. FIG. 4 is an explanatory diagram of a magnetic field generated in a signal converter
- FIG. 3 is a circuit diagram illustrating a specific configuration of a resonant circuit in a circuit to be detected
- It is a top view of a to-be-detected circuit.
- FIG. 1 is a block diagram illustrating the configuration of a keyboard instrument in the first embodiment
- FIG. 1 is a block diagram illustrating the configuration of a keyboard instrument
- FIG. It is a circuit diagram of a detection circuit and a circuit to be
- FIG. 10 is a sectional view taken along line bb in FIG. 9;
- FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining a deviation amount ⁇ r between the central axis C1 of the coil La and the central axis C2 of the coil Lb in plan view from the normal direction of the coil La;
- 4 is a graph showing characteristics N0, N1, and N2 showing the relationship between distance D and voltage E;
- 4 is a graph showing normalized characteristic N;
- 3 is a functional block diagram showing functions of a control device 31;
- FIG. 4 is a graph showing the relationship between voltage E and normalized voltage En.
- 4 is a flow chart showing operations in a calibration mode of the control device 31.
- FIG. 4 is a flow chart showing the operation of the control device 31 in the performance mode.
- FIG. 4 is a graph showing the relationship between the amount of deviation ⁇ r and the voltage E when the distance D between the coil La and the coil Lb is 1 mm.
- a curve C6 representing the relationship between the amount of deviation ⁇ r and the voltage value E6, and a curve C1 representing the relationship between the amount of deviation ⁇ r and the voltage value E1 are shown.
- FIG. 4 is a schematic diagram of a string-striking mechanism; 10 is a graph showing the normalized slope of voltage E versus distance D; 4 is a schematic diagram of a configuration in which the detection system 20 is applied to the keyboard mechanism 4A of the keyboard instrument 100.
- FIG. 2 is a schematic diagram of a configuration in which the detection system 20 is applied to the string-striking mechanism 2A of the keyboard instrument 100.
- FIG. 3 is a schematic diagram of a configuration in which the detection system 20 is applied to the pedal mechanism 3A of the keyboard instrument 100.
- FIG. 1 is a schematic diagram of a configuration in which a detection system 20 is applied to a keyboard 10B of a keyboard instrument 100;
- FIG. 7 is a graph showing characteristics N0, N1, and N2 showing the relationship between distance D and voltage E according to a modification; 9 is a graph showing normalized characteristics N according to a modification; 7 is a graph showing the relationship between voltage E and normalized voltage En according to a modification;
- 2 is a schematic diagram of a configuration in which the detection system 20 is applied to the string-striking mechanism 2B of the keyboard instrument 100.
- FIG. 4 is a schematic diagram of a configuration in which the detection system 20 is applied to the pedal mechanism 3B of the keyboard instrument 100.
- FIG. 1 is a block diagram illustrating the configuration of a keyboard instrument 100 according to a first embodiment of the present disclosure.
- a keyboard instrument 100 includes a keyboard 10A, a detection system 20, an information processing device 30, and a sound emitting device 40.
- FIG. Keyboard instrument 100 is an example of a musical instrument.
- the keyboard 10A is composed of K keys 12 including white keys and black keys. However, K is an integer of 2 or more. K is, for example, "88".
- Each of the K keys 12 is displaced within its movable range.
- Each of the K keys 12 is an example of a movable member that is displaced according to the user's playing motion.
- a detection system 20 detects the location of each key 12 .
- the information processing device 30 generates an acoustic signal V according to the detection result of the detection system 20 .
- the acoustic signal V is a signal representing a musical tone of a pitch corresponding to the key 12 operated by the user.
- the sound emitting device 40 emits the sound represented by the acoustic signal V.
- FIG. For example, a speaker or headphones are used as the sound emitting device 40 .
- FIG. 2 is a block diagram illustrating a specific configuration of the keyboard instrument 100, focusing on any one key 12 of the keyboard 10A.
- Each key 12 of the keyboard 10A is supported by a support member 14 with a fulcrum portion (balance pin) 13 as a fulcrum.
- the support member 14 is a structure (frame) that supports each element of the keyboard instrument 100 .
- the support member 14 is not displaced according to the playing motion.
- the support member 14 is an example of a fixing member.
- the end portion 121 of each key 12 is vertically displaced by key depression and key release by the user. In the following description, the position of the end 121 of the key 12 will be referred to as position Z of the key 12 .
- An initial state in which no force is applied to the keys 12 due to playing motions is referred to as a first state
- a state in which a force due to static loads for performing motions or proofreading acts on the keys 12 is referred to as a second state.
- the position Z of the key 12 in the first state is called a rest position Zr.
- the position Z of the key 12 when the key 12 is pushed to the maximum is called an end position Ze.
- the movable range of each key 12 is the range from the rest position Zr to the end position Ze.
- the first state corresponds to the non-displaced state of the key 12 and the second state corresponds to the displaced state of the key 12 .
- the detection system 20 generates an amplitude signal A whose level corresponds to the position Z in the vertical direction for each of the K keys 12 .
- the position Z is the amount of displacement of the end portion 121 with reference to the position of the end portion 121 (rest position Zr) in the first state where no load acts on the key 12 .
- the detection system 20 includes K detection circuits 21 , K detection target circuits 22 , a drive circuit 23 , and an amplitude detection circuit 24 .
- the K detection circuits 21 correspond to the K keys 12 one-to-one.
- the K detected circuits 22 correspond to the K keys 12 one-to-one. That is, a set of the detection circuit 21 and the circuit to be detected 22 is installed for each key 12 .
- Each detection circuit 21 is installed on the support member 14 .
- a detected circuit 22 corresponding to each key 12 is installed in the key 12 .
- the detected circuit 22 is installed on the bottom surface (hereinafter referred to as “installation surface”) 122 of the key 12 .
- the drive circuit 23 and the amplitude detection circuit 24 are installed in common for the K keys 12 .
- the detection circuit 21 includes a coil La.
- the detected circuit 22 includes a coil Lb.
- the coil La and the coil Lb face each other with a space therebetween in the vertical direction.
- the distance between the detection circuit 21 and the circuit 22 to be detected changes according to the position Z.
- the amplitude detection circuit 24 generates an amplitude signal A whose level corresponds to the distance between the coils La and Lb.
- FIG. 3 is a circuit diagram illustrating the electrical configuration of the detection circuit 21 and the detected circuit 22 corresponding to any one key 12.
- the detection circuit 21 has a resonance circuit 211 .
- the resonance circuit 211 includes an input terminal T1, an output terminal T2, a resistive element R, a coil La, a capacitive element Ca1, and a capacitive element Ca2.
- One end of the resistance element R is connected to the input terminal T1, and the other end of the resistance element R is connected to one end of the capacitance element Ca1 and one end of the coil La.
- the other end of the coil La is connected to the output terminal T2 and one end of the capacitive element Ca2.
- the other end of the capacitive element Ca1 and the other end of the capacitive element Ca2 are grounded (Gnd).
- the circuit 22 to be detected includes a resonance circuit 221 .
- Resonant circuit 221 includes a coil Lb and a capacitive element Cb. Specifically, one end of the coil Lb and one end of the capacitive element Cb are connected to each other, and the other end of the coil Lb and the other end of the capacitive element Cb are connected to each other.
- the resonance frequency of the resonance circuit 211 and the resonance frequency of the resonance circuit 221 are set to the same frequency. However, the resonance frequency of the resonance circuit 211 and the resonance frequency of the resonance circuit 221 may be different.
- the resonance frequency of the resonance circuit 211 is set to a frequency obtained by multiplying the resonance frequency of the resonance circuit 221 by a predetermined constant.
- FIG. 4 is a block diagram illustrating a specific configuration of the drive circuit 23.
- the drive circuit 23 comprises a supply circuit 231 and an output circuit 232 .
- the supply circuit 231 supplies the reference signal W to the input terminal T1 of each of the K detection circuits 21 .
- the supply circuit 231 is a demultiplexer that supplies the reference signal W to each of the K detection circuits 21 in a time division manner.
- the reference signal W is a voltage signal whose level periodically fluctuates.
- a periodic signal having an arbitrary waveform such as a sine wave, a square wave, and a sawtooth wave is used as the reference signal W, for example.
- One cycle of the reference signal W is sufficiently shorter than the length of time during which the reference signal W is supplied to one detection circuit 21 .
- the frequency of the reference signal W is set to a frequency substantially equal to the resonance frequencies of the resonance circuits 211 and 221 .
- the reference signal W is supplied to the coil La via the input terminal T1 and the resistance element R.
- a magnetic field is generated in the coil La by supplying the reference signal W.
- FIG. An induced current is generated in the coil Lb of the circuit 22 to be detected by electromagnetic induction due to the magnetic field generated in the coil La. That is, a magnetic field is generated in the coil La in a direction that cancels out the change in the magnetic field of the coil Lb.
- the distance between the coil La and the coil Lb will be referred to as a distance D.
- the magnetic field generated in the coil La changes according to the distance D. Therefore, the amplitude ⁇ of the detection signal s changes according to the distance D.
- the detection circuit 21 outputs a detection signal s having an amplitude ⁇ corresponding to the distance D via an output terminal T2.
- the amplitude ⁇ of the detection signal s increases as the distance D increases, and decreases as the distance D decreases. This is because the shorter the distance D, the more current flows through the coil La so as to cancel out the magnetic field generated by the coil Lb.
- the detecting circuit 21 and the detected circuit 22 are arranged so that the amplitude ⁇ of the detection signal s is minimized in the first state.
- the output circuit 232 in FIG. 4 is a multiplexer that generates the detection signal S by arranging the detection signals s sequentially output from each of the plurality of detection circuits 21 on the time axis.
- the output circuit 232 generates the detection signal S by time division multiplexing the K detection signals s. That is, the detection signal S is a voltage signal having an amplitude ⁇ corresponding to the distance between the coil La and the coil Lb in each key 12 . As described above, since the distance between the coil La and the coil Lb correlates with the position Z of each key 12, the detection signal S is expressed as a signal corresponding to the position Z of each of the K keys 12.
- the amplitude detection circuit 24 generates the amplitude signal A by smoothing the detection signal S after rectifying it. Rectification may be either half-wave or full-wave rectification.
- the amplitude signal A has a voltage E corresponding to the amplitude .delta. Therefore, the amplitude signal A is a signal obtained by time-division multiplexing signals indicating a voltage E corresponding to the amplitude ⁇ of each detection signal s.
- the amplitude detection circuit 24 outputs the amplitude signal A to the information processing device 30 .
- the detection system 20 may output the detection signal S to the information processing device 30 . In this case, the information processing device 30 may detect the amplitude ⁇ of each detection signal s based on the detection signal S.
- FIG. 5 is a plan view illustrating a specific configuration of the detection circuit 21 corresponding to one key 12.
- FIG. FIG. 5 shows a plan view of the detection circuit 21 as viewed from the side of the circuit 22 to be detected (upper in the vertical direction).
- FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line a in FIG.
- the vertical direction in FIG. 5 corresponds to the direction in which the K keys 12 are arranged.
- the horizontal direction in FIG. 5 corresponds to the longitudinal direction of the key 12 .
- the detection circuit 21 is a circuit board 50 having a substrate 51 on which a resonance circuit 211 is installed.
- the substrate 51 is an insulating plate member including a surface 511 and a surface 512 .
- Surface 511 is the surface opposite surface 512 .
- a surface 511 is an upper surface of the substrate 51 facing the circuit 22 to be detected.
- a surface 512 is a lower surface of the substrate 51 facing the support member 14 .
- a wiring pattern 52 - 1 and a wiring pattern 52 - 2 for configuring the resonance circuit 211 are formed on the substrate 51 .
- the wiring pattern 52-1 is formed on the surface 511 and the wiring pattern 52-2 is formed on the surface 512.
- FIG. Each of the wiring pattern 52-1 and the wiring pattern 52-2 is a conductive film formed in a predetermined planar shape. Specifically, a wiring pattern 52-1 is formed by patterning a conductive film covering the entire surface 511. As shown in FIG. Similarly, by patterning a conductive film covering the entire surface 512, a wiring pattern 52-2 is formed.
- the wiring pattern 52-1 includes a first coil portion La1, a second coil portion La2, an input terminal T1, an output terminal T2, and a ground terminal Tg. As described with reference to FIG. 3, the reference signal W is supplied to the input terminal T1, and the amplitude signal A is output from the output terminal T2. The ground terminal Tg is grounded.
- Each of the first coil portion La1 and the second coil portion La2 is formed in a rectangular spiral shape.
- the spiral direction of the first coil portion La1 and the spiral direction of the second coil portion La2 are common.
- the first coil portion La1 and the second coil portion La2 spiral counterclockwise from the center to the outside.
- the first coil portion La1 and the second coil portion La2 are adjacent to each other.
- the first coil portion La1 and the second coil portion La2 are arranged along the direction orthogonal to the direction (horizontal direction) in which the K keys 12 are arranged.
- the wiring pattern 52-2 includes a connecting portion La3.
- the center of the first coil portion La1 is electrically connected to one end of the connection portion La3 via the conduction hole H11.
- the center of the second coil portion La2 conducts to the other end of the connection portion La3 via the conduction hole H12.
- Each of the conduction hole H11 and the conduction hole H12 is a through hole penetrating through the substrate 51 .
- the first coil portion La1 and the second coil portion La2 are electrically connected to each other via the connection portion La3.
- a coil La in FIG. 3 is configured by the first coil portion La1, the second coil portion La2, and the connection portion La3.
- a resistor element R, a capacitor element Ca1, and a capacitor element Ca2 are mounted on the surface 511 of the substrate 51.
- the resistive element R is mounted on the substrate 51 as an electronic component (chip resistor).
- the capacitive element Ca1 and the capacitive element Ca2 are mounted on the substrate 51 as electronic components (chip capacitors).
- a magnetic field is generated in each of the first coil portion La1 and the second coil portion La2 due to the current supply.
- the direction of the current flowing through the first coil portion La1 is opposite to the direction of the current flowing through the second coil portion La2. Therefore, as illustrated in FIG. 7, magnetic fields in opposite directions are generated in the first coil portion La1 and the second coil portion La2. That is, when a magnetic field in the first direction is generated in the first coil portion La1, a magnetic field in the second direction opposite to the first direction is generated in the second coil portion La2.
- a magnetic field directed from one of the first coil portion La1 and the second coil portion La2 to the other is formed, diffusion of the magnetic field over the adjacent keys 12 is reduced. That is, the magnetic field interference between the two coils Lb adjacent to each other is reduced. Therefore, it is possible to generate the detection signal s that reflects the position Z of each of the K keys 12 with high accuracy.
- FIG. 8 is a circuit diagram illustrating a specific configuration of the resonant circuit 221 in the circuit 22 to be detected.
- the coil Lb illustrated in FIG. 3 is actually composed of a first coil portion Lb1 and a second coil portion Lb2.
- the first coil portion Lb1 and the second coil portion Lb2 are connected in series between the wiring 651 and the wiring 652 .
- Each of the first coil portion Lb1 and the second coil portion Lb2 includes four portions 64-1 to 64-4 connected in series with each other.
- the capacitive element Cb illustrated in FIG. 3 is actually composed of four capacitive elements Cb1 to Cb4.
- Four capacitive elements Cb1 to Cb4 are connected in parallel between wiring 651 and wiring 652 .
- Each of the four capacitive elements Cb1 to Cb4 is composed of three capacitive sections 66-1 to 66-3 connected in parallel.
- Capacitor section 66-1 includes electrode 67-1 and electrode 67-2.
- Capacitor section 66-2 includes electrode 67-2 and electrode 67-3.
- Capacitor section 66-3 includes electrode 67-3 and electrode 67-4.
- FIG. 9 is a plan view illustrating a specific configuration of the circuit 22 to be detected.
- FIG. 9 shows a plan view of the circuit 22 to be detected as viewed from the side of the detection circuit 21 (bottom in the vertical direction).
- 10 is a cross-sectional view taken along line bb in FIG.
- the XY plane is a plane parallel to the mounting surface 122 of the key 12 .
- K keys 12 are arranged along the X-axis and each key 12 is elongated along the Y-axis. Observation along the direction perpendicular to the XY plane is hereinafter referred to as "planar view”.
- the detected circuit 22 is a circuit board 60 having a board 61 on which a resonant circuit 221 is installed.
- the substrate 61 is an insulating plate member including a surface 611 and a surface 612 .
- Surface 611 is the surface opposite surface 612 .
- the surface 611 is the surface of the substrate 61 that faces the detection circuit 21 .
- a surface 612 is a surface of the substrate 61 that faces the installation surface 122 of the key 12 .
- the substrate 61 of the first embodiment is formed in a rectangular shape elongated in the Y-axis direction.
- the substrate 61 includes a plurality of regions (Q11, Q12, Q13, Q21, Q22, Q23) arranged along the Y-axis.
- the region Q11 and the region Q21 are regions of the substrate 61 near the center in the Y-axis direction.
- the region Q11 is positioned in the negative Y-axis direction with respect to the midpoint of the substrate 61 in the Y-axis direction, and the region Q21 is positioned in the positive Y-axis direction with respect to the midpoint.
- a region Q13 is a region of the substrate 61 that includes the end portion 614 located in the negative direction of the Y-axis.
- a region Q12 is a region between the regions Q11 and Q13.
- a region Q23 is a region of the substrate 61 including the end portion 615 located in the positive direction of the Y-axis
- a region Q22 is a region between the regions Q21 and Q23.
- the first coil portion Lb1 is formed in the region Q11.
- Capacitive element Cb1 and capacitive element Cb2 are formed in region Q13.
- the capacitive element Cb1 and the capacitive element Cb2 are arranged in the region Q13 with a space therebetween in the X direction in plan view.
- the capacitive element Cb1 and the capacitive element Cb2 are formed between the first coil portion Lb1 and the end portion 614 of the substrate 61 in plan view. That is, the capacitive element Cb1 and the capacitive element Cb2 are formed at a position separated from the first coil portion Lb1 in the negative direction of the Y-axis with a gap corresponding to the region Q12.
- the magnetic field generated in the first coil portion Lb1 is affected by the capacitive element Cb1 or the capacitive element Cb2.
- the distance between the capacitive elements Cb1 and Cb2 and the first coil portion Lb1 is set to easy to secure. Therefore, the influence of the capacitive elements Cb1 and Cb2 on the magnetic field generated in the first coil portion Lb1 can be reduced.
- the second coil portion Lb2 is formed in the region Q21.
- Capacitive element Cb3 and capacitive element Cb4 are formed in region Q23.
- the capacitive element Cb3 and the capacitive element Cb4 are arranged in the region Q23 with a space therebetween in the X direction in plan view.
- the capacitive element Cb3 and the capacitive element Cb4 are formed at positions separated from the second coil portion Lb2 in the positive direction of the Y-axis with a gap corresponding to the area Q12. Therefore, it is easy to secure the distance between the capacitive element Cb3 and the capacitive element Cb4 and the second coil portion Lb2.
- the coil Lb (the first coil portion Lb1 and the second coil portion Lb1 and the second coil part Lb2) is located.
- the capacitive element Cb (Cb1 to Cb4 ), it is easy to secure the capacitance of the capacitive element Cb.
- the information processing device 30 generates position data indicating the position Z of each key 12 by analyzing the amplitude signal A supplied from the drive circuit 23 .
- the information processing device 30 is realized by a computer system including a control device 31 , a storage device 32 , an A/D converter 33 and a tone generator circuit 34 . Note that the information processing device 30 may be implemented as a single device, or may be implemented as a plurality of devices configured separately from each other.
- the control device 31 is composed of one or more processors that control each element of the keyboard instrument 100 .
- processors such as CPU (Central Processing Unit), SPU (Sound Processing Unit), DSP (Digital Signal Processor), FPGA (Field Programmable Gate Array), or ASIC (Application Specific Integrated Circuit)
- CPU Central Processing Unit
- SPU Sound Processing Unit
- DSP Digital Signal Processor
- FPGA Field Programmable Gate Array
- ASIC Application Specific Integrated Circuit
- the storage device 32 is one or more memories that store programs 321 executed by the control device 31 and correspondence data 322 .
- the correspondence data 322 is data indicating the correspondence between the voltage E and the position Z according to the amplitude ⁇ of the detection signal s.
- Correspondence data 322 includes calibration data 322a and conversion data 322b.
- the calibration data 322a is data used to generate a normalized voltage En, which will be described later, from the voltage E according to the amplitude ⁇ of the detection signal s.
- the conversion data 322b is data indicating the correspondence between the normalized voltage En and the position Z.
- the storage device 32 also functions as a work area for the control device 31 .
- the storage device 32 is composed of a known recording medium such as a magnetic recording medium or a semiconductor recording medium.
- the storage device 32 may be configured by combining multiple types of recording media.
- a portable recording medium detachable from the keyboard instrument 100 or an external recording medium (for example, online storage) with which the keyboard instrument 100 can communicate may be used as the storage device 32 .
- the A/D converter 33 converts the amplitude signal A supplied from the drive circuit 23 from analog to digital.
- the control device 31 generates position data indicating the position Z of each of the K keys 12 by analyzing the amplitude signal A converted by the A/D converter 33 .
- the control device 31 also instructs the tone generator circuit 34 to produce musical tones corresponding to the position Z of each key 12 .
- a tone generator circuit 34 generates an acoustic signal V representing a musical tone instructed by the control device 31 . Specifically, an acoustic signal V is generated that represents a musical tone of a pitch corresponding to the key 12 whose position Z has changed among the plurality of pitches.
- the volume of the acoustic signal V is controlled according to the speed at which the position Z changes, for example.
- control device 31 may implement the function of the tone generator circuit 34 by executing the program 321 stored in the storage device 32 .
- FIG. 11A is an explanatory diagram for explaining the amount of deviation ⁇ r between the central axis C1 of the coil La and the central axis C2 of the coil Lb in plan view.
- ⁇ x is the distance along the X-axis between the central axes C1 and C2
- ⁇ y is the distance along the Y-axis between the central axes C1 and C2.
- FIG. 11B is a graph showing characteristics N0, N1, and N2 showing the relationship between distance D and voltage E.
- FIG. A characteristic N0 is a curve showing the relationship between the distance D and the voltage E when the amount of deviation ⁇ r is zero, that is, when the central axis C1 of the coil La and the central axis C2 of the coil Lb are aligned in plan view.
- the shorter the deviation amount ⁇ r the smaller the voltage E when the distance D is zero. This is because the shorter the deviation amount ⁇ r, the greater the extent to which the magnetic field of the coil Lb acts on the magnetic field of the coil La.
- the voltage E is hardly affected by the distance between the central axis C1 and the central axis C2 of the coil Lb. This is because the magnetic field of the coil Lb hardly acts on the magnetic field of the coil La when the distance D is 10 mm or more.
- the detecting circuit 21 having the coil La is installed on the support member 14, and the detected circuit 22 having the coil lb is installed on the installation surface 122 of the key 12.
- the movable range of the key 12 is from the rest position Zr to the end position Ze.
- the coil La and the coil Lb are closest when the key 12 is at the end position Ze.
- the distance De in this case is 3 mm.
- the coil La and the coil Lb are separated the most.
- the distance Dr in this case is 10 mm.
- the mounting position of the detection circuit 21 arranged on the support member 14 and the mounting position of the circuit to be detected 22 arranged on the key 12 are different. Therefore, the relationship between the distance D and the voltage E varies for each key 12, such as characteristics N0, N1, and N2. Furthermore, the resistance value of the resistance element R, the inductance value of the coil La, the capacitance value of the capacitance element Ca1, and the capacitance value of the capacitance element Ca2, which constitute the detection circuit 21, vary. Moreover, the relationship between the distance D and the voltage E varies for each key 12 due to variations in the values of these elements, temperature characteristics of these elements, and aging.
- the plurality of characteristics shown in FIG. 11B are normalized to the normalized characteristic N shown in FIG. Ask for A normalized characteristic N indicates the relationship between a normalized voltage En obtained by normalizing the voltage E and the distance D.
- E0 is the voltage value of the voltage E when the distance D is zero. That is, E0 is the voltage value of the voltage E when the detection circuit 21 and the circuit 22 to be detected are in contact with each other.
- Ei is the voltage value of the voltage E when the distance D is infinite. That is, Ei is the value of the voltage E in the absence of the circuit 22 to be detected.
- the normalized voltage En varies in the range of 0 or more and 1 or less.
- the voltage value Ei can be measured.
- the voltage value E0 cannot be measured unless the detection circuit 22 paired with the detection circuit 21 exists. Therefore, the voltage value E0 must be measured with the keyboard instrument 100 having the K keys 12 to which the circuits 22 to be detected attached are installed. However, since the key 12 can only be displaced up to the end position Ze, the voltage value E0 cannot be measured. Therefore, in this embodiment, the voltage value E0 is estimated based on the end voltage value Ee of the voltage E at the end position Ze, and the normalized voltage En is calculated using the estimated voltage value E0.
- the position Z of the key 12 corresponding to the voltage value E0 is the position Z of the key 12 where the distance D is zero.
- the position Z of the key 12 where the distance D is zero is an example of a reference position.
- the position Z of the key 12 at which the distance D is zero is an example of the position Z of the key 12 closer to the coil La than the end position Ze at which the distance D is the minimum within the movable range.
- the end position Ze is an example of a predetermined position within the movable range of the key 12 (movable member).
- the end position Ze is the position Z of the key 12 where the distance D is the smallest within the movable range of the key 12 .
- a normalized characteristic N indicates the relationship between the distance D and the normalized voltage En.
- the keyboard instrument 100 calculates the normalized voltage En by normalizing the voltage E, and specifies the distance D based on the calculated normalized voltage En. Therefore, an inverse function of the normalized characteristic N is calculated in advance.
- a function indicating the normalized characteristic N is given by Equation (2) below.
- the inverse function is given by equation (3).
- the transformation data 322b stored in the storage device 32 represents the inverse function shown in Equation (3). Therefore, the distance D corresponding to the normalized voltage En is obtained by referring to the conversion data 322b.
- the operation mode of the keyboard instrument 100 is roughly divided into a calibration mode and a performance mode.
- a setting unit 310 which will be described later, switches the operation mode of the keyboard instrument 100 between the performance mode and the calibration mode.
- the control device 31 In the calibration mode, the control device 31 generates calibration data 322a by performing calibration processing and the like.
- the control device 31 also detects an amplitude signal A corresponding to the performance operation of the user, and generates an acoustic signal V based on the detected amplitude signal A.
- FIG. 13 is a functional block diagram showing functions of the control device 31.
- the control device 31 functions as a setting unit 310 , a calibration unit 311 , a generation unit 312 , and a sound source control unit 313 by reading the program 321 from the storage device 32 and executing the read program.
- the setting unit 310 sets the operation mode of the keyboard instrument 100 to the calibration mode or performance mode according to the user's operation. For example, if the keyboard instrument 100 is provided with a setting button, the setting section 310 sets the operation mode of the keyboard instrument 100 to the calibration mode or performance mode based on the operation signal output from the setting button. Alternatively, the setting unit 310 may normally select the performance mode, and may select the calibration mode when it detects that a plurality of keys 12 out of the K keys 12 are pressed simultaneously. For example, the setting unit 310 may select the calibration mode when the leftmost key 12 and the rightmost key 12 of the K keys are pressed at the same time.
- the calibration unit 311 operates in calibration mode.
- the calibration unit 311 generates calibration data 322 a by analyzing the amplitude signal A, and stores the generated calibration data 322 a in the storage device 32 .
- the generator 312 operates in performance mode.
- the generator 312 generates position data indicating the position Z of the key 12 based on the voltage E.
- the generator 312 includes a corrector 312a and a converter 312b.
- the correction unit 312a generates the normalized voltage En by correcting the voltage E using the calibration data 322a.
- the conversion section 312b operates in the performance mode.
- the conversion unit 312b converts the normalized voltage En into the distance D by referring to the conversion data 322b.
- the generator 312 generates position data based on the distance D.
- the tone generator control section 313 generates performance data for controlling the tone generator circuit 34 based on the position data.
- the amplitude signal A is time-division multiplexed with K voltages E corresponding to the K detection circuits 21 one-to-one.
- the position Z of the key 12 is the end position Ze when the key 12 is in the second state and the key 12 is pushed down to the maximum.
- the voltage E when the key 12 is positioned at the end position Ze is called an end voltage value Ee.
- the calibration unit 311 calculates an average end voltage value Eea, which is the average value of K end voltage values Ee, based on the amplitude signal A in the second state in which the key 12 is positioned at the end position Ze.
- the average end voltage value Eea is given by the following equation (4).
- Eea (Ee1+Ee2+...+EeK)/K...(4)
- Ee1, Ee2, . . . EeK are end voltage values Ee corresponding to the K keys 12 one-to-one.
- the calibration unit 311 estimates the voltage value E0 based on the average end voltage value Eea.
- FIG. 14 shows the relationship between voltage E and normalized voltage En.
- the reason for estimating the voltage value E0 using the average end voltage value Eea is as follows.
- the first reason is that the end voltage value Ee can be measured without using a jig or the like when the key 12 is positioned at the end position Ze.
- the key 12 is positioned at the end position Ze by applying a necessary and sufficient static load to the key to push down the key from the first state in which no force is applied to the key 12 by the playing motion.
- the voltage value E0 is estimated in a state where the calibration mode is selected by the setting unit 310 while the power of the keyboard instrument 100 is turned on.
- the second reason is that the end position Ze has less variation than other positions within the movable range.
- the third reason is that the distance De at the end position Ze is 3 mm on average, and the voltage value of the normalized voltage En with respect to the distance De is Ene.
- the actual voltage value Ene varies for each key 12 .
- the distance De cannot be measured for each key 12 when K keys 12 are incorporated in the keyboard instrument 100, and the average value of the distance De is 3 mm. Therefore, there is little need to estimate the voltage value E0 for each key 12.
- FIG. since it is not necessary to estimate the voltage value E0 for each end voltage value Ee, the processing load on the control device 31 can be reduced.
- the calibration unit 311 uses the estimated voltage value E0 to generate calibration data 322a.
- the calibration data 322a is data representing the relationship between the voltage E and the normalized voltage En.
- Voltage E and normalized voltage En have a linear relationship as shown in FIG. Therefore, the voltage E and the normalized voltage En have a relationship represented by the following equation (7).
- En p*E+q (7)
- p and q are constants.
- Constant q is represented by equation (8)
- constant p is represented by equation (9).
- p 1/(Ei-E0) (8)
- q -E0/(Ei-E0) (9)
- the calibration unit 311 generates a set of constants q and p as calibration data 322a based on the estimated voltage value E0 and the previously measured voltage value Ei. Note that the calibration unit 311 may generate a set of constants p and q for each detection circuit 21 , or may generate a set of constants p and q common to the K detection circuits 21 . When the calibration unit 311 generates a set of the constant p and the constant q for each detection circuit 21, based on the voltage value Ei measured for each detection circuit 21 and the voltage value E0 common to the K detection circuits 21, A set of constant p and constant q is generated for each detection circuit 21 .
- the calibration unit 311 when the calibration unit 311 generates a set of constants p and q common to the K detection circuits 21, the average voltage of the voltage values Ei measured for each detection circuit 21 and the K detection circuits 21 A set of constants p and q is generated based on the common voltage value E0.
- the correction unit 312a generates the normalized voltage En by correcting the voltage E using the calibration data 322a.
- the conversion unit 312b uses the conversion data 322b to generate the distance D from the normalized voltage En.
- the generation unit 312 generates position data indicating the position of the key 12 from the generated distance D.
- FIG. 15 is a flow chart showing the operation of the control device 31 in the calibration mode.
- the operation of FIG. 15 is performed in a state where the keyboard instrument 100 is powered on and the calibration mode is selected by the setting unit 310 .
- the control device 31 functions as a calibration section 311 in the calibration mode.
- the control device 31 sets the variable k to "1" (S11).
- the control device 31 acquires the end voltage value Ee at the end position Ze of the key 12 (S12).
- the key 12 is positioned at the end position Ze in the second state. Therefore, in order to position the key 12 at the end position Ze, there is no need for special work such as arranging jigs in advance.
- the control device 31 obtains the voltage E of the amplitude signal A corresponding to the k-th key 12 as the rest voltage value Er.
- control device 31 determines whether or not the variable k matches "K" (S13). If the determination result is negative, the control device 31 increments the variable k by "1" (S14) and returns the process to step S12. When the determination result of step S13 is affirmative, the control device 31 calculates the average rest voltage value Era according to the above-described formula (4) (S15).
- the control device 31 estimates the voltage value E0 based on the average end voltage value Eea, the voltage value Ei, and the voltage value Ene of the normalized voltage En corresponding to the distance De (S16). After that, the control device 31 generates calibration data 322a using the voltage value Ei and the estimated voltage value E0, and stores the generated calibration data 322a in the storage device 32 (S17).
- FIG. 16 is a flow chart showing the operation of the control device 31 in the performance mode.
- the operation of FIG. 16 is executed while the setting section 310 selects the performance mode.
- the operations of FIG. 16 are performed for each of the K keys 12 either sequentially or in parallel.
- the control device 31 obtains a voltage E corresponding to the amplitude ⁇ of the detection signal s based on the amplitude signal A (S21).
- control device 31 uses the calibration data 322a to calculate the normalized voltage En from the voltage E (S22). Specifically, the control device 31 substitutes the set of constants p and q indicated by the calibration data 322a and the voltage E into the equation (7) to calculate the normalized voltage En. In step S22, the control device 31 functions as the corrector 312a.
- the control device 31 uses the conversion data 322b to generate the distance D from the normalized voltage En (S23).
- the conversion data 322b is data that associates the normalized voltage En with the distance D.
- FIG. Specifically, the control device 31 generates the distance D corresponding to the normalized voltage En generated in step S22 by referring to the conversion data 322b. If the generated normalized voltage En is not recorded in the conversion data 322b, the control device 31 may calculate the distance D by interpolation.
- control device 31 generates position data indicating the position Z of the key 12 from the distance D (S24).
- control device 31 generates performance data from the position data (S25).
- the generated performance data is supplied to the tone generator circuit 34 .
- the control device 31 determines whether or not it is the performance mode (S26). If the determination result of step S26 is affirmative, control device 31 returns the process to step S21. If the determination result of step S26 is negative, the control device 31 terminates the performance mode.
- the generator 312 generates correspondence data 322 relating to the correspondence between the voltage E corresponding to the amplitude ⁇ of the detection signal s and the position Z of the key 12. Position data indicating the position Z of the key 12 according to the amplitude of the detection signal s is generated based on the correspondence. Further, the calibration unit 311 calibrates the correspondence data 322 based on the voltage E corresponding to the amplitude of the detection signal s when the key 12 is positioned at a predetermined position within the movable range of the key 12 . Since the predetermined position is included in the movable range, the correspondence data 322 can be calibrated with the detection circuit 21 and the circuit to be detected 22 incorporated in the keyboard instrument 100 .
- the end position Ze is adopted as the predetermined position within the movable range. It is easy to position the key 12 at the end position Ze at which the distance D is the smallest and the rest position Zr at which the distance D is the largest within the movable range. Furthermore, as shown in FIG. 11B, at the end position Ze, the change in the voltage E with respect to the amount of deviation ⁇ r is greater than at the rest position Zr. Therefore, calibration accuracy is improved by calibrating the correspondence data 322 based on the end voltage value Ee corresponding to the amplitude of the detection signal s when the key 12 is positioned at the end position Ze.
- the calibration unit 311 estimates a voltage value E0 corresponding to the position Z of the key 12 where the distance D is zero based on the end voltage value Ee corresponding to the end position Ze, and based on the estimated voltage value E0 to calibrate the correspondence data 322 .
- the position Z (an example of the reference position) of the key 12 where the distance D is zero is closer to the coil La than the end position Ze of the key 12 where the distance D is the smallest within the movable range.
- the sensitivity of the voltage E to the amount of deviation ⁇ r is greater when the key 12 is positioned closer to the coil La than at the end position Ze. Therefore, calibration accuracy is improved by calibrating the correspondence data 322 based on the estimated voltage value E0.
- the calibration unit 311 changes the amplitude of the K detection signals s output from the K detection circuits 21 to
- the average end voltage value Eea which is the average value of the corresponding voltage E, is calculated, and the correspondence data 322 is calibrated based on the calculated average end voltage value Eea. Since it is not necessary to estimate the voltage value E0 for each end voltage value Ee, the processing load on the control device 31 can be reduced.
- the keyboard instrument 100 of the first embodiment described above has a common A voltage value E0 was estimated.
- the keyboard instrument 100 of the second embodiment calculates the voltage value E1 of the voltage E when the distance D is 1 mm based on the voltage value E6 of the voltage E when the distance D is 6 mm for each detection circuit 21. is different from the keyboard instrument 100 of the first embodiment in that .
- the keyboard instrument 100 of the second embodiment is the same as the keyboard instrument 100 of the first embodiment, except for the estimation of the voltage value E0 in the calibration section 311. FIG.
- the keyboard instrument 100 of the second embodiment will be described below, focusing on the differences.
- FIG. 17 is a graph showing the relationship between the deviation amount ⁇ r and the voltage E when the distance D between the coils La and Lb is 1 mm.
- the deviation amount ⁇ r indicates the distance between the central axis C1 of the coil La and the central axis C2 of the coil Lb in plan view, as described with reference to FIG. 11A.
- the voltage E when the distance D is 1 mm depends on the amount of deviation ⁇ r. Therefore, if the deviation amount ⁇ r can be specified, the voltage E can be estimated when the distance D is 1 mm.
- the voltage value of the voltage E when the distance D is 1 mm is referred to as "E1".
- the voltage value E1 is close enough to approximate the voltage value E0. However, since the voltage value E1 is the voltage E when the distance D is 1 mm, it cannot be measured. Therefore, the control device 31 needs to estimate the voltage value E1.
- FIG. 18 shows a curve G6 representing the relationship between the amount of deviation ⁇ r and the voltage value E6, and a curve G1 representing the relationship between the amount of deviation ⁇ r and the voltage value E1.
- the black circles shown in FIG. 18 are plotted points of the voltage values E6 measured when the amount of deviation ⁇ r is changed.
- White triangles are plotted points of voltage values E1 measured when the amount of deviation ⁇ r is changed.
- the curve G6 is given by the following second-order approximation formula (8).
- E6 h2* ⁇ r 2 +h1* ⁇ r+h0 (8) where h2, h1, and h0 are constants.
- the deviation amount ⁇ r can be calculated by substituting the measured voltage value E6 into the approximate expression (8).
- the shift amount ⁇ r may be generated by storing a lookup table corresponding to the approximate expression (9) in the storage device 32 and referring to the lookup table.
- the curve G1 is given by the following approximate expression (10).
- E1 m4* ⁇ r4 +m3* ⁇ r3 + m2 * ⁇ r2+m1* ⁇ r+m0 (10)
- m4, m3, m2, m1 and m0 are constants.
- the voltage value E1 is estimated as follows. First, the voltage value E6 is measured when the distance D is 6 mm. Second, the amount of deviation ⁇ r is calculated by substituting the voltage value E6 into the equation (9). Thirdly, the voltage value E1 is estimated by substituting the amount of deviation ⁇ r into the approximate expression (10). Note that the voltage value E1 may be generated by storing a lookup table corresponding to the approximate expression (10) in the storage device 32 and referring to the lookup table.
- the calibration unit 311 obtains the voltage value E6 of the voltage E corresponding to the amplitude ⁇ of the K detection signals s while maintaining the distance D between the coil La and the coil Lb at 6 mm for the K keys 12 .
- a 6 mm thick flat plate or jig is placed between the circuit boards 50 and 60 . In this state, the operator sequentially presses each of the K keys 12 to obtain the voltage value E6 for each detection circuit 21 .
- the calibration unit 311 calculates the amount of deviation ⁇ r by substituting the voltage value E6 into Equation (6).
- the calibration unit 311 estimates the voltage value E1 by substituting the amount of deviation ⁇ r into Equation (10).
- the calibration unit 311 generates a set of constants p and q as calibration data 322 a for each detection circuit 21 and stores the generated calibration data 322 a in the storage device 32 . That is, the calibration unit 311 calibrates the correspondence data 322 for each of the K keys 12 based on the amplitudes of the K detection signals s corresponding to the K keys 12 on a one-to-one basis.
- the key 12 was displaced to a position where the distance D was 6 mm and the voltage value E6 was measured, but the present disclosure is not limited to this.
- the voltage value of the voltage E may be measured by displacing the key 12 to a predetermined position within the movable range.
- the predetermined position is included in a range in which the slope (rate of change) of the voltage E with respect to the distance D is a numerical value of -20% from the maximum value in the movable range. Furthermore, it is more preferable that the predetermined position is the position of the key 12 where the slope of the voltage E with respect to the distance D is maximum.
- the calibration section 311 outputs from the K detection circuits 21 in a state where each of the K keys 12 is at a predetermined position within the movable range.
- Correspondence data for each of the K keys 12 is calibrated based on the voltage E corresponding to the amplitude of the K detected signals s. Therefore, the installation error between the detection circuit 21 and the circuit 22 to be detected can be calibrated for each key 12 .
- the circuit 22 to be detected includes the coil Lb made of a conductor, but the present disclosure is not limited to this.
- the detected circuit 22 may be configured in any way as long as it acts on the magnetic field generated by the detection circuit 21 .
- the detected circuit 22 may be made of a magnetic material.
- the circuit 22 to be detected may be a plate-shaped conductor.
- FIG. 20 is a schematic diagram of a configuration in which the detection system 20 is applied to the keyboard mechanism 4A of the keyboard instrument 100. As shown in FIG.
- the keyboard mechanism 4A includes a key 12, a connecting portion 180, a hammer assembly 200 and a frame 500.
- Frame 500 is fixed to housing 90 .
- the connecting portion 180 connects the key 12 rotatably to the frame 500 .
- the connection portion 180 includes a plate-like flexible member 181 , a support portion 183 and a rod-like flexible member 185 .
- a flexible plate member 181 extends from the rear end of the key 12 .
- the support portion 183 extends from the rear end of the flexible plate member 181 .
- a rod-shaped flexible member 185 is supported by the support portion 183 and the frame 500 . That is, a bar-shaped flexible member 185 is arranged between the key 12 and the frame 500 . The elastic bending of the rod-shaped flexible member 185 allows the key 12 to rotate with respect to the frame 500 .
- a pressing portion 120 is connected to the key 12 .
- the pressing portion 120 rotates the hammer assembly 200 by pressing when the key 12 rotates.
- the hammer assembly 200 is arranged in the space below the key 12 and is rotatably attached to the frame 500 .
- Hammer assembly 200 includes weight portion 230 and hammer body portion 250 .
- a shaft support portion 220 that serves as a bearing for a rotation shaft 520 of the frame 500 is arranged in the hammer main body portion 250 .
- the shaft support portion 220 and the rotation shaft 520 of the frame 500 are slidably contacted at at least three points.
- the weight portion 230 includes a metal weight and is connected to the rear end portion of the hammer main body portion 250 (on the back side of the rotating shaft). In the normal state (when no key is depressed), the weight portion 230 is placed on the lower stopper 410 . This stabilizes the key 12 at the rest position. When the key is pressed, the weight 230 moves upward and collides with the upper stopper 430 . As a result, the end position at which the key 12 has the maximum amount of key depression is defined.
- the detection system 20 detects displacement of the key 12 .
- the detected circuit 22 is installed on the upper surface of the portion of the key 12 located inside the frame 500 .
- the detection circuit 21 is installed on the lower surface of a pedestal 550 provided on the inner peripheral surface of the frame 500 .
- the detection circuit 21 and the circuit to be detected 22 are closest to each other when the key 12 is positioned at the rest position Zr, as in the above-described embodiments. Further, when the key 12 is positioned at the end position Ze, the detection circuit 21 and the circuit to be detected 22 are most separated.
- the pedestal 550 does not displace according to the playing motion.
- the pedestal 550 is an example of a fixing member.
- the key 12 is an example of a movable member that is displaced within a movable range in accordance with the playing motion.
- the detection circuit 21 may be arranged on a pedestal 560 provided in the housing 90, and the circuit to be detected 22 may be arranged on the lower surface of the hammer main body 250.
- FIG. Further, when performing the same calibration as in the first embodiment in this aspect, the voltage E is measured for each key 12 while the key 12 is in the rest position Zr, and based on the average value of the measurement results, The voltage value E0 should be estimated. Further, calibration may be performed at the position during the stroke of the hammer main body 250 instead of the position during the stroke of the key.
- FIG. 21 is a schematic diagram of a configuration in which the detection system 20 (hammer sensor) is applied to the string-striking mechanism 2A of the keyboard instrument 100.
- the string-striking mechanism 2A is an action mechanism that strikes the strings 13 in conjunction with the displacement of each key 12 of the keyboard 10A.
- the string-striking mechanism 2A includes a hammer 240 that can strike a string by rotation, and a transmission mechanism 70 (for example, a wippen, a jack, or a repetition lever) that rotates the hammer 240 in conjunction with the displacement of the key 12. , for each key 12 .
- the hammer 240 rotates around the support pin 242 as a rotation axis.
- a hammer head 241 strikes the string 13 by rotating the hammer 240 .
- the detection system 20 detects displacement of the hammer 240 .
- the detected circuit 22 is installed on the hammer shank 244 .
- the detection circuit 21 is installed on the support member 14 .
- the detecting circuit 21 and the circuit to be detected 22 are most separated when the key 12 is positioned at the rest position Zr. Further, when the key 12 is positioned at the end position Ze, the detecting circuit 21 and the detected circuit 22 are closest. Therefore, when calibrating the detection system 20 (hammer sensor), if the same calibration as in the first embodiment is performed, the detection system 20 is measured, and the voltage value E0 is estimated based on the average value of the measurement results.
- the position for calibration is defined by the position in the stroke of the key 12, but it may be defined by the position of the hammer 240.
- the position where the tip of the string 13 and the hammer 240 contact is defined as the end position Ze
- the position where the hammer shank 244 is in contact with the hammer rail is defined as the rest position Zr.
- the output value is measured, and the voltage value E0 can be estimated based on the average value of the measurement results.
- FIG. 22 is a schematic diagram of a configuration in which the detection system 20 is applied to the pedal mechanism 3A of the keyboard instrument 100.
- the pedal mechanism 3A includes a pedal 921 operated by the user's foot, a frame 920 supporting the pedal 921, and an elastic body 922 urging the pedal 921 upward in the vertical direction.
- the pedal 921 rotates around a fulcrum 925 .
- the detection system 20 detects displacement of the pedal 921 .
- the detection circuit 21 is arranged on the frame 920 located below the pedal 921 .
- the detected circuit 22 is arranged on the lower surface of the pedal 921 .
- the detecting circuit 21 and the detected circuit 22 are most separated in the first state in which the user does not apply force to the pedal 921 . Further, when the user depresses the pedal 921 to the maximum, the detecting circuit 21 and the detected circuit 22 are closest to each other.
- the pedal 921 is an example of a movable member that is displaced within a movable range according to the performance action. Frame 920 does not displace in response to playing motion. Frame 920 is an example of a fixing member.
- the musical instrument using the pedal mechanism 3A is not limited to the keyboard musical instrument 100.
- FIG. a pedal mechanism 3A having a similar configuration is used for any musical instrument such as a percussion instrument.
- the circuit 22 to be detected is arranged on the pedal 921, but the circuit 22 to be detected is arranged on a member connected to the pedal 921, and the circuit 21 to be detected is fixed to the circuit 22 so as to face the circuit 22 to be detected.
- the voltage E when performing the same calibration as in the first embodiment, the voltage E is measured with the pedal 921 fully depressed, and the voltage value E0 is estimated based on the measurement result. do it. Moreover, when there are a plurality of pedals 921, the voltage value E0 may be estimated based on the average value of the output values for each pedal 921. FIG.
- FIG. 22 illustrates the pedal mechanism 3A of the keyboard instrument 100
- a pedal mechanism used for electric musical instruments such as electric stringed instruments (for example, an electric guitar) also employs a configuration similar to that of FIG.
- a pedal mechanism used in electric musical instruments is an effects pedal that is operated by the user to adjust various sound effects, such as distortion or compression.
- the detection circuit 21 and the circuit to be detected 22 are farthest apart when the key 12 is at the rest position Zr, and the detection circuit 21 and the circuit to be detected 22 are at the end position Ze.
- the detection circuit 22 is the closest.
- the present disclosure is not limited to this, but when the key 12 is located at the rest position Zr, the detection circuit 21 and the circuit 22 to be detected are closest, and when the key 12 is at the end position Ze, the detection circuit 21 and The detected circuit 22 may be the most distant.
- a keyboard 10B shown in FIG. 23 may be employed instead of the keyboard 10A.
- the circuit 22 to be detected is arranged on the rear surface of the key 12 and at a position farther from the end portion 121 than the support member 14 is.
- the detection circuit 21 is arranged on the support member 14 so as to face the circuit 22 to be detected.
- the relationship between the distance D and the position Z of the key 12 is reversed from the relationship in the first embodiment. That is, within the movable range of the key 12, the position Z of the key 12 where the distance D is the smallest is the end position Ze. Therefore, when performing the same calibration as in the first embodiment, the voltage E is measured for each key 12 while the key 12 is in the rest position Zr, and based on the average value of the measurement results, the voltage value E0 should be estimated.
- the relationship between the distance D and the voltage E shown in FIG. 11B is the graph shown in FIG.
- the relationship between position Z and normalized voltage shown in FIG. 12 results in the graph shown in FIG.
- the relationship between the voltage E shown in FIG. 14 and the normalized voltage is the graph shown in FIG.
- the detection circuit 21 and the circuit to be detected 22 are closest to each other, and the key 12 is the end position Ze, the one in which the detecting circuit 21 and the circuit 22 to be detected are the most separated follows the calibration operation of this modified example.
- a specific mode in which the distance D and the position of the movable member are reversed will be exemplified below.
- FIG. 27 is a schematic diagram of a configuration in which the detection system 20 is applied to the string-striking mechanism 2B of the keyboard instrument 100.
- the string-striking mechanism 2B is an action mechanism that strikes the strings 13 in conjunction with the displacement of each key 12 of the keyboard 10 .
- the string-striking mechanism 2B includes a hammer 240 that can strike a string by rotation, and a transmission mechanism (for example, a wippen, a jack, or a repetition lever) that rotates the hammer 240 in conjunction with the displacement of the key 12. , for each key 12 .
- the hammer 240 rotates around the support pin 242 as a rotation axis.
- a hammer head 241 strikes the string 13 by rotating the hammer 240 .
- the detection system 20 detects displacement of the hammer 240 .
- the circuit 22 to be detected is installed on the hammer shank 244, for example.
- the detection circuit 21 is installed on the support member 14 .
- the detecting circuit 21 and the detected circuit 22 are closest when the key 12 is positioned at the rest position Zr. Further, when the key 12 is positioned at the end position Ze, the detection circuit 21 and the circuit to be detected 22 are most separated.
- the support member 14 is, for example, a structure that supports the string-striking mechanism 2B.
- the hammer 240 is an example of a movable member that is displaced within its movable range according to the playing motion.
- the support member 14 is not displaced according to the playing motion.
- the support member 14 is an example of a fixing member.
- the string-striking mechanism 2B is provided for each key 12 . Therefore, the keyboard instrument 100 includes K hammers 240 corresponding to the K keys 12 one-to-one. Therefore, when calibrating the present detection system 20 (hammer sensor), if the same calibration as in the first embodiment is performed, detection is made for each hammer 240 in the first state where the key 12 is at the end position Ze. It suffices to measure the output voltage E of the system 20 and estimate the voltage value E0 based on the average value of the measurement results.
- FIG. 28 is a schematic diagram of a configuration in which the detection system 20 is applied to the pedal mechanism 3B of the keyboard instrument 100.
- the pedal mechanism 3B is configured similarly to the pedal mechanism 3A shown in FIG.
- the detected circuit 22 is arranged on the upper surface of the pedal 921.
- the detection circuit 21 is installed on a frame 920 provided above the pedal 921 so as to face the circuit 22 to be detected.
- the detecting circuit 21 and the detected circuit 22 are closest to each other in the first state in which the user does not apply force to the pedal 921 . Further, when the user fully depresses the pedal 921, the detection circuit 21 and the circuit 22 to be detected are most separated.
- the voltage E when performing the same calibration as in the first embodiment, the voltage E is measured in the first state in which the user does not apply force to the pedal 921, and based on the measurement result, The voltage value E0 should be estimated. Moreover, when there are a plurality of pedals 921, the voltage value E0 may be estimated based on the average value of the output values for each pedal 921. FIG.
- the configuration for detecting each key 12 of the keyboard instrument 100 was exemplified, but the detection target by the detection system 20 is not limited to the above exemplification.
- the detection system 20 may detect an operator operated by a user when playing a wind instrument such as a woodwind instrument (eg clarinet or saxophone) or a brass instrument (eg trumpet or trombone).
- the detection target by the detection system 20 is comprehensively expressed as a movable member that displaces according to the performance action.
- the movable members include performance operators such as the keys 12 or pedals 921 that are directly operated by the user, as well as structures such as the hammer 240 that is displaced in conjunction with the operation of the performance operators.
- the movable member in the present disclosure is not limited to a member that displaces according to the performance action.
- the movable member is generically expressed as a member that can be displaced regardless of the trigger that causes the displacement.
- the variation in the detection signal s output from the detection circuit 21 is calibrated. may be used to calibrate the For example, it may be used to calibrate a generation characteristic that generates position data from distance D.
- the keyboard instrument 100 includes the tone generator circuit 34.
- the tone generator circuit 34 may be omitted.
- the detection system 20 is used to record performance content of the keyboard instrument 100 .
- the present disclosure is also specified as a device (manipulation device) that controls musical tones by outputting manipulation signals corresponding to performance actions to the tone generator circuit 34 or the sound generating mechanism.
- a device not equipped with a tone generator circuit 34 or a sounding mechanism for example, a MIDI controller or the aforementioned pedal mechanism 3A
- the performance operation device in the present disclosure is comprehensively expressed as a device operated by a performer (operator) for performance.
- a musical instrument includes: a fixed member; a movable member that is displaced with respect to the fixed member within a movable range according to a performance operation; A detection circuit having a circuit to be detected having a conductor, a coil arranged on the fixed member, and outputting a detection signal having a voltage corresponding to a distance between the circuit to be detected and the coil, and a voltage of the detection signal a generation unit that generates position data indicating the position of the movable member according to the voltage of the detection signal output from the detection circuit based on the corresponding relationship with the position of the movable member; a calibration unit that calibrates the correspondence based on the value of the voltage at a predetermined position within the movable range. According to this aspect, there is an effect that the calibration can be performed after the movable member is incorporated into the musical instrument.
- the predetermined position is a position where the distance between the circuit to be detected and the coil is the smallest within the movable range. It is easy to position the movable member at the position of the movable member at which the distance is the smallest within the movable range and at the position of the movable member at which the distance is the largest within the movable range. Furthermore, the position of the movable member where the distance is the smallest within the movable range is highly sensitive to the amplitude of the detection signal with respect to the relative positional deviation between the detection circuit and the non-detection circuit. Therefore, calibration accuracy is improved by calibrating the correspondence based on the voltage corresponding to the amplitude of the detection signal when the movable member is positioned so as to minimize the distance.
- the predetermined position is a numerical value from the maximum value to -20% of the slope of the voltage with respect to the distance between the circuit to be detected and the coil within the movable range. Included in the range. The greater the slope of the voltage, the greater the sensitivity of the voltage to distance. Therefore, when the predetermined position is included in the range where the slope (rate of change) of the voltage E with respect to the distance is a numerical value from the maximum value to -20% in the movable range, it is compared with the case where the predetermined position is not included in the range. thus improving the accuracy of the calibration.
- the calibrating unit calculates the voltage when the movable member is at the reference position based on the voltage value when the movable member is at the predetermined position. estimating the value of the voltage, calibrating the correspondence based on the estimated voltage, and determining the reference position of the movable member at which the distance between the circuit to be detected and the coil is the smallest within the movable range. Closer to the coil than the location is preferred. The sensitivity of the amplitude of the detection signal to the relative positional deviation between the detection circuit and the non-detection circuit is higher at the position closer to the coil than at the position of the movable member where the distance is the minimum. Therefore, calibration accuracy is improved by calibrating the correspondence based on the estimated voltage.
- the movable member is one of K (K is an integer equal to or greater than 2) movable members that are displaced within a movable range according to the performance operation.
- the circuit to be detected is one of K circuits to be detected that correspond one-to-one with the K movable members, and the K circuits to be detected correspond one-to-one to the K movable members.
- the detection circuit is one of the K detection circuits installed on the K movable members and corresponds one-to-one with the K circuits to be detected, and the calibration unit includes the K detection circuits.
- each of the K movable members based on the voltages of the K detection signals output from the K detection circuits in a state where each of the movable members is at the predetermined position within the movable range It is preferable to calibrate the correspondence. According to this aspect, since the correspondence relationship is calibrated for each movable member, the accuracy of calibration is improved for the musical instrument as a whole.
- the movable member is one of K (K is an integer equal to or greater than 2) movable members that are displaced within a movable range according to a performance operation.
- the circuit to be detected is one of K circuits to be detected that correspond one-to-one with the K movable members, and the K circuits to be detected correspond one-to-one to the K movable members
- the detection circuit is one of the K detection circuits in one-to-one correspondence with the K circuits to be detected
- the calibration section includes the K detection circuits
- An average value of the voltages is calculated for the K detection signals output from the K detection circuits in a state where each position of the movable member is at the predetermined position within the movable range, and the calculated average value is obtained. calibrate the correspondence based on According to this aspect, there is no need to calibrate the correspondence relationship individually, so the processing load is reduced.
- the calibration unit estimates the voltage of the detection signal when the movable member is at the reference position based on the average value,
- the correspondence relationship is calibrated based on the voltage of the detection signal, and the reference position is a position of the movable member closer to the coil than a position at which the distance between the circuit to be detected and the coil is minimum within the movable range.
- the K movable members are preferably K keys. According to this aspect, it is possible to calibrate variations in the attachment positions of the K keys.
- a musical instrument according to one aspect (aspect 8) of the present disclosure includes K keys and K hammers corresponding to the K keys on a one-to-one basis, wherein the K movable members are the Preferably there are K hammers. According to this aspect, variations in mounting positions of the K hammers can be calibrated.
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Abstract
楽器は、固定部材と、楽器の演奏動作に応じて可動範囲内で前記固定部材に対して変位する可動部材と、前記可動部材に設置され、磁性体又は導体を有する被検出回路と、前記固定部材に配置されたコイルを有し、被検出回路と前記コイルとの距離に応じた電圧となる検出信号を出力する検出回路と、検出信号の電圧と可動部材の位置との対応関係に基づいて、可動部材の位置を示す位置データを生成する生成部と、前記可動部材の位置が可動範囲内の所定位置である場合の電圧に基づいて、対応関係を校正する校正部と、を備える。
Description
本開示は、楽器に関する。
例えば鍵盤楽器における鍵等の可動部材の変位を検出するための各種の技術が従来から提案されている。特許文献1には、固定部材に設置された励磁コイル及び位置検出コイルと、固定部材に対して移動する可動部材に設置された被励磁コイルとを利用して、可動部材の位置を検出する構成が開示されている。
特許文献1の構成において、励磁コイル及び位置検出コイルは固定部材に配置され、被励磁コイルは可動部材に配置される。励磁コイル及び位置検出コイルと、被励磁コイルとの相対的な位置は、取付位置によってばらつく。位置検出コイルと被励磁コイルとの相対的な位置にばらつきがあると、可動部材の位置を正確に検出できないといった問題があった。
本開示は、コイル等の位置のばらつきを吸収することによって、可動部材の位置の検出精度を向上することを解決課題とする。
本開示は、コイル等の位置のばらつきを吸収することによって、可動部材の位置の検出精度を向上することを解決課題とする。
以上の課題を解決するために、本開示のひとつの態様に係る楽器は、固定部材と、楽器の演奏動作に応じて可動範囲内で前記固定部材に対して変位する可動部材と、前記可動部材に設置され、磁性体又は導体を有する被検出回路と、前記固定部材に配置されたコイルを有し、前記被検出回路と前記コイルとの距離に応じた電圧となる検出信号を出力する検出回路と、前記検出信号の電圧と前記可動部材の位置との対応関係に基づいて、前記可動部材の位置を示す位置データを生成する生成部と、前記可動部材の位置が前記可動範囲内の所定位置である場合の前記電圧の値に基づいて、前記対応関係を校正する校正部と、を備える。
A:第1実施形態
図1は、本開示の第1実施形態に係る鍵盤楽器100の構成を例示するブロック図である。鍵盤楽器100は、鍵盤10Aと検出システム20と情報処理装置30と放音装置40とを具備する。鍵盤楽器100は、楽器の一例である。鍵盤10Aは、白鍵と黒鍵とを含むK個の鍵12で構成される。但し、Kは2以上の整数である。Kは、例えば「88」である。
図1は、本開示の第1実施形態に係る鍵盤楽器100の構成を例示するブロック図である。鍵盤楽器100は、鍵盤10Aと検出システム20と情報処理装置30と放音装置40とを具備する。鍵盤楽器100は、楽器の一例である。鍵盤10Aは、白鍵と黒鍵とを含むK個の鍵12で構成される。但し、Kは2以上の整数である。Kは、例えば「88」である。
K個の鍵12の各々は可動範囲内で変位する。K個の鍵12の各々は、利用者による演奏動作に応じて変位する可動部材の一例である。検出システム20は、各鍵12の位置を検出する。情報処理装置30は、検出システム20による検出の結果に応じた音響信号Vを生成する。音響信号Vは、利用者が操作した鍵12に対応する音高の楽音を表す信号である。放音装置40は、音響信号Vが表す音響を放音する。例えばスピーカ又はヘッドホンが放音装置40として利用される。
図2は、鍵盤10Aの任意の1個の鍵12に着目して鍵盤楽器100の具体的な構成を例示するブロック図である。鍵盤10Aの各鍵12は、支点部(バランスピン)13を支点として支持部材14に支持される。支持部材14は、鍵盤楽器100の各要素を支持する構造体(フレーム)である。支持部材14は、演奏動作に応じて変位しない。支持部材14は、固定部材の一例である。各鍵12の端部121は、利用者による押鍵及び離鍵により鉛直方向に変位する。以下の説明では、鍵12の端部121の位置を、鍵12の位置Zと称する。また、演奏動作による力が鍵12に作用しない初期的な状態を第1状態と称し、演奏動作あるいは校正のための静的荷重による力が鍵12に作用する状態を第2状態と称する。また、第1状態における鍵12の位置Zをレスト位置Zrと称する。また、第2状態において、鍵12を最も押し込んだ状態における鍵12の位置Zをエンド位置Zeと称する。各鍵12の可動範囲は、レスト位置Zrからエンド位置Zeまでの範囲である。第1状態は、鍵12が変位していない状態(non-displaced state)に相当し、第2状態は、鍵12が変位した状態(displaced state)に相当する。
検出システム20は、K個の鍵12の各々について、鉛直方向における位置Zに応じたレベルの振幅信号Aを生成する。位置Zは、鍵12に荷重が作用しない第1状態における端部121の位置(レスト位置Zr)を基準とした当該端部121の変位量である。
検出システム20は、K個の検出回路21、K個の被検出回路22、駆動回路23、及び振幅検出回路24を具備する。K個の検出回路21は、K個の鍵12と1対1に対応する。K個の被検出回路22は、K個の鍵12と1対1に対応する。すなわち、検出回路21と被検出回路22との組が、鍵12毎に設置される。各検出回路21は、支持部材14に設置される。各鍵12に対応する被検出回路22は、当該鍵12に設置される。具体的には、被検出回路22は、鍵12の底面(以下「設置面」という)122に設置される。駆動回路23及び振幅検出回路24は、K個の鍵12に共通に設置される。
検出回路21はコイルLaを含む。被検出回路22はコイルLbを含む。コイルLaとコイルLbとは、鉛直方向に相互に間隔をあけて対向する。検出回路21と被検出回路22との距離(コイルLaとコイルLbとの距離)は、位置Zに応じて変化する。振幅検出回路24は、コイルLaとコイルLbとの距離に応じたレベルの振幅信号Aを生成する。
図3は、任意の1個の鍵12に対応する検出回路21及び被検出回路22の電気的な構成を例示する回路図である。検出回路21は、共振回路211を具備する。共振回路211は、入力端子T1と出力端子T2と抵抗素子RとコイルLaと容量素子Ca1と容量素子Ca2とを含む。抵抗素子Rの一端が入力端子T1に接続され、抵抗素子Rの他端は、容量素子Ca1の一端とコイルLaの一端とに接続される。コイルLaの他端は、出力端子T2と容量素子Ca2の一端とに接続される。容量素子Ca1の他端と容量素子Ca2の他端とは接地(Gnd)される。
被検出回路22は、共振回路221を具備する。共振回路221は、コイルLbと容量素子Cbとを含む。具体的には、コイルLbの一端と容量素子Cbの一端とが相互に接続され、コイルLbの他端と容量素子Cbの他端とが相互に接続される。共振回路211の共振周波数と共振回路221の共振周波数とは、同等の周波数に設定される。ただし、共振回路211の共振周波数と共振回路221の共振周波数とが相違してもよい。例えば、共振回路211の共振周波数は、共振回路221の共振周波数に所定の定数を乗算した周波数に設定される。
図4は、駆動回路23の具体的な構成を例示するブロック図である。駆動回路23は、供給回路231と出力回路232とを具備する。供給回路231は、K個の検出回路21の各々の入力端子T1に基準信号Wを供給する。例えば、供給回路231は、K個の検出回路21の各々に時分割で基準信号Wを供給するデマルチプレクサである。基準信号Wは、周期的にレベルが変動する電圧信号である。例えば正弦波、矩形波、及び鋸歯状波等の任意の波形の周期信号が基準信号Wとして利用される。基準信号Wの1周期は、1個の検出回路21に基準信号Wが供給される期間の時間長よりも充分に短い。また、基準信号Wの周波数は、共振回路211及び共振回路221の共振周波数と略同等の周波数に設定される。
基準信号Wは、入力端子T1と抵抗素子Rとを経由してコイルLaに供給される。基準信号Wの供給によりコイルLaに磁界が発生する。コイルLaに発生した磁界による電磁誘導で被検出回路22のコイルLbには誘導電流が発生する。すなわち、コイルLbの磁界の変化を相殺する方向の磁界がコイルLaに発生する。以下の説明では、コイルLaとコイルLbの距離を距離Dと称する。コイルLaに発生する磁界は、距離Dに応じて変化する。従って、検出信号sの振幅δは、距離Dに応じて変化する。検出回路21は、出力端子T2を介して、距離Dに応じた振幅δを有する検出信号sを出力する。検出信号sの振幅δは、距離Dが長いほど大きくなり、距離Dが短いほど小さくなる。距離Dが短いほどコイルLbで発生する磁界を打ち消すようにコイルLaに電流が流れるからである。本実施形態では、鍵12がエンド位置Zeに位置する場合に、コイルLaとコイルLbとが最も近接して、距離Dが最小となる。従って、鍵12がエンド位置Zeに位置する場合に、検出信号sの振幅δが最小になる。換言すれば、第1状態において検出信号sの振幅δが最小となるように検出回路21と被検出回路22とが配置される。
図4の出力回路232は、複数の検出回路21の各々から順次に出力される検出信号sを時間軸上に配列することで検出信号Sを生成するマルチプレクサである。出力回路232は、K個の検出信号sを時分割多重することによって、検出信号Sを生成する。すなわち、検出信号Sは、各鍵12におけるコイルLaとコイルLbとの距離に応じた振幅δを有する電圧信号である。前述の通り、コイルLaとコイルLbとの距離は各鍵12の位置Zに相関するから、検出信号Sは、K個の鍵12の各々の位置Zに応じた信号と表現される。
振幅検出回路24は、検出信号Sを整流した後に平滑化することによって、振幅信号Aを生成する。整流は、半波整流又は全波整流のいずれであってもよい。振幅信号Aは検出信号Sの振幅δに応じた電圧Eを有する。従って、振幅信号Aは、各検出信号sの振幅δに応じた電圧Eを示す信号が時分割多重された信号である。振幅検出回路24は、振幅信号Aを情報処理装置30に出力する。なお、検出システム20は、検出信号Sを情報処理装置30に出力してもよい。この場合、情報処理装置30は、検出信号Sに基づいて、各検出信号sの振幅δを検出すればよい。
図5は、1個の鍵12に対応する検出回路21の具体的な構成を例示する平面図である。検出回路21を被検出回路22側(鉛直方向の上方)からみた平面図が図5には図示されている。図6は、図5におけるa線の断面図である。図5における縦方向は、K個の鍵12が配列する方向に相当する。図5における横方向は、鍵12の長手方向に相当する。
検出回路21は、共振回路211が設置された基板51を具備する回路基板50である。基板51は、表面511と表面512とを含む絶縁性の板状部材である。表面511は、表面512の反対側の表面である。表面511は、基板51のうち被検出回路22に対向する上面である。表面512は、基板51のうち支持部材14に対向する下面である。
基板51には、共振回路211を構成するための配線パターン52-1及び配線パターン52-2が形成される。配線パターン52-1は表面511に形成され、配線パターン52-2は表面512に形成される。配線パターン52-1及び配線パターン52-2の各々は、所定の平面形状に形成された導電膜である。具体的には、表面511の全域を被覆する導電膜のパターニングにより、配線パターン52-1が形成される。同様に、表面512の全域を被覆する導電膜のパターニングにより、配線パターン52-2が形成される。
配線パターン52-1は、第1コイル部La1と第2コイル部La2と入力端子T1と出力端子T2と接地端子Tgとを含む。図3を参照して説明した通り、入力端子T1には基準信号Wが供給され、振幅信号Aが出力端子T2から出力される。接地端子Tgは接地される。
第1コイル部La1及び第2コイル部La2の各々は、矩形の渦巻状に形成される。第1コイル部La1の渦巻の方向と第2コイル部La2の渦巻の方向とは共通する。例えば、第1コイル部La1及び第2コイル部La2は、中心から外側にかけて反時計回りに渦巻を描く。第1コイル部La1と第2コイル部La2とは相互に隣合う。具体的には、K個の鍵12が配列する方向(横方向)に直交する方向に沿って第1コイル部La1と第2コイル部La2とが配列する。
配線パターン52-2は、接続部La3を含む。第1コイル部La1の中心は、導通孔H11を介して接続部La3の一端に導通する。第2コイル部La2の中心は、導通孔H12を介して接続部La3の他端に導通する。導通孔H11及び導通孔H12の各々は、基板51を貫通する貫通孔である。以上の通り、第1コイル部La1と第2コイル部La2とは、接続部La3を介して相互に導通する。第1コイル部La1と第2コイル部La2と接続部La3とにより図3のコイルLaが構成される。
基板51の表面511には抵抗素子Rと容量素子Ca1と容量素子Ca2とが実装される。抵抗素子Rは、電子部品(チップ抵抗)として基板51に実装される。同様に、容量素子Ca1及び容量素子Ca2は、電子部品(チップコンデンサ)として基板51に実装される。
電流の供給により第1コイル部La1及び第2コイル部La2の各々には磁界が発生する。図5から理解される通り、第1コイル部La1に流れる電流の方向と第2コイル部La2に流れる電流の方向とは逆方向である。従って、図7に例示される通り、第1コイル部La1と第2コイル部La2とには逆方向の磁界が発生する。すなわち、第1コイル部La1に第1方向の磁界が発生するときに、第2コイル部La2には、第1方向とは反対の第2方向の磁界が発生する。以上の構成によれば、第1コイル部La1及び第2コイル部La2の一方から他方に向かう磁界が形成されるから、相互に隣合う各鍵12の間にわたる磁界の拡散が低減される。すなわち、相互に隣合う2個のコイルLbの間における磁界の干渉が低減される。従って、K個の鍵12の各々の位置Zを高精度に反映した検出信号sを生成できる。
図8は、被検出回路22における共振回路221の具体的な構成を例示する回路図である。図3に例示されたコイルLbは、実際には第1コイル部Lb1と第2コイル部Lb2とで構成される。第1コイル部Lb1及び第2コイル部Lb2は、配線651と配線652との間に直列に接続される。第1コイル部Lb1及び第2コイル部Lb2の各々は、相互に直列に接続された4個の部分64-1~64-4を含む。
図3に例示された容量素子Cbは、実際には4個の容量素子Cb1~Cb4で構成される。4個の容量素子Cb1~Cb4は、配線651と配線652との間に並列に接続される。4個の容量素子Cb1~Cb4の各々は、相互に並列に接続された3個の容量部66-1~66-3で構成される。容量部66-1は、電極67-1と電極67-2とを含む。容量部66-2は、電極67-2と電極67-3とを含む。容量部66-3は、電極67-3と電極67-4とを含む。
図9は、被検出回路22の具体的な構成を例示する平面図である。被検出回路22を検出回路21側(鉛直方向の下方)からみた平面図が図9には図示されている。また、図10は、図9におけるb-b線の断面図である。なお、以下の説明においては、相互に直交するX軸とY軸とを想定する。X-Y平面は、鍵12の設置面122に平行な平面である。K個の鍵12はX軸に沿って配列し、各鍵12はY軸に沿って長尺である。X-Y平面に垂直な方向に沿って観察することを以下では「平面視」と表記する。
被検出回路22は、共振回路221が設置された基板61を具備する回路基板60である。基板61は、表面611と表面612とを含む絶縁性の板状部材である。表面611は、表面612の反対側の表面である。具体的には、表面611は、基板61のうち検出回路21に対向する表面である。表面612は、基板61のうち鍵12の設置面122に対向する表面である。第1実施形態の基板61は、Y軸の方向に長尺な矩形状に形成される。
基板61は、Y軸に沿って配列する複数の領域(Q11,Q12,Q13,Q21,Q22,Q23)を含む。領域Q11及び領域Q21は、基板61のうちY軸の方向における中央の近傍の領域である。領域Q11は、基板61のうちY軸の方向における中点に対してY軸の負方向に位置し、領域Q21は当該中点に対してY軸の正方向に位置する。領域Q13は、基板61のうちY軸の負方向に位置する端部614を含む領域である。領域Q12は、領域Q11と領域Q13との間の領域である。同様に、領域Q23は、基板61のうちY軸の正方向に位置する端部615を含む領域であり、領域Q22は、領域Q21と領域Q23との間の領域である。
第1コイル部Lb1は、領域Q11に形成される。容量素子Cb1及び容量素子Cb2は、領域Q13に形成される。容量素子Cb1と容量素子Cb2とは、領域Q13内において、平面視でX方向に相互に間隔をあけて配列する。以上の説明から理解される通り、容量素子Cb1及び容量素子Cb2は、平面視において第1コイル部Lb1と基板61の端部614との間に形成される。すなわち、容量素子Cb1及び容量素子Cb2は、領域Q12に相当する間隔をあけて第1コイル部Lb1からY軸の負方向に離間した位置に形成される。
容量素子Cb1及び容量素子Cb2が第1コイル部Lb1に近接する構成では、第1コイル部Lb1に発生する磁界が容量素子Cb1又は容量素子Cb2に影響される。容量素子Cb1及び容量素子Cb2と第1コイル部Lb1との間に領域Q12が形成される第1実施形態の構成によれば、容量素子Cb1及び容量素子Cb2と第1コイル部Lb1との距離を確保し易い。従って、第1コイル部Lb1に発生する磁界に対する容量素子Cb1及び容量素子Cb2の影響を低減できる。
第2コイル部Lb2は、領域Q21に形成される。容量素子Cb3及び容量素子Cb4は、領域Q23に形成される。容量素子Cb3と容量素子Cb4とは、領域Q23内において、平面視でX方向に相互に間隔をあけて配列する。以上の説明から理解される通り、容量素子Cb3及び容量素子Cb4は、領域Q12に相当する間隔をあけて第2コイル部Lb2からY軸の正方向に離間した位置に形成される。従って、容量素子Cb3及び容量素子Cb4と第2コイル部Lb2との距離を確保し易い。
以上の例示から理解される通り、平面視において、容量素子Cb1及び容量素子Cb2の組と、容量素子Cb3及び容量素子Cb4の組との間に、コイルLb(第1コイル部Lb1及び第2コイル部Lb2)が位置する。以上の構成によれば、例えば第1コイル部Lb1と第2コイル部Lb2との間に容量素子Cbが形成される構成と比較して、コイルLbに発生する磁界に対する容量素子Cb(Cb1~Cb4)の影響を低減しながら、容量素子Cbの静電容量を確保し易いという利点がある。
説明を図2に戻す。情報処理装置30は、駆動回路23から供給される振幅信号Aを解析することで各鍵12の位置Zを示す位置データを生成する。情報処理装置30は、制御装置31と記憶装置32とA/D変換器33と音源回路34とを具備するコンピュータシステムで実現される。なお、情報処理装置30は、単体の装置で実現されるほか、相互に別体で構成された複数の装置でも実現される。
制御装置31は、鍵盤楽器100の各要素を制御する単数又は複数のプロセッサで構成される。具体的には、例えばCPU(Central Processing Unit)、SPU(Sound Processing Unit)、DSP(Digital Signal Processor)、FPGA(Field Programmable Gate Array)、又はASIC(Application Specific Integrated Circuit)等の1種類以上のプロセッサにより、制御装置31が構成される。
記憶装置32は、制御装置31が実行するプログラム321、及び対応関係データ322を記憶する単数又は複数のメモリである。対応関係データ322は、検出信号sの振幅δに応じた電圧Eと位置Zとの対応関係を示すデータである。対応関係データ322は、校正データ322aと変換データ322bとを含む。校正データ322aは、検出信号sの振幅δに応じた電圧Eから後述する正規化電圧Enを生成するために用いるデータである。変換データ322bは、正規化電圧Enと位置Zとの対応関係を示すデータである。
また、記憶装置32は、制御装置31の作業領域として機能する。記憶装置32は、例えば磁気記録媒体又は半導体記録媒体等の公知の記録媒体で構成される。なお、複数種の記録媒体の組合せにより記憶装置32を構成してもよい。また、鍵盤楽器100に着脱可能な可搬型の記録媒体、又は、鍵盤楽器100が通信可能な外部記録媒体(例えばオンラインストレージ)を、記憶装置32として利用してもよい。
また、記憶装置32は、制御装置31の作業領域として機能する。記憶装置32は、例えば磁気記録媒体又は半導体記録媒体等の公知の記録媒体で構成される。なお、複数種の記録媒体の組合せにより記憶装置32を構成してもよい。また、鍵盤楽器100に着脱可能な可搬型の記録媒体、又は、鍵盤楽器100が通信可能な外部記録媒体(例えばオンラインストレージ)を、記憶装置32として利用してもよい。
A/D変換器33は、駆動回路23から供給される振幅信号Aをアナログからデジタルに変換する。制御装置31は、A/D変換器33による変換後の振幅信号Aを解析することでK個の鍵12の各々の位置Zを示す位置データを生成する。また、制御装置31は、各鍵12の位置Zに応じた楽音の発音を音源回路34に指示する。音源回路34は、制御装置31から指示された楽音を表す音響信号Vを生成する。具体的には、複数の音高のうち位置Zが変化した鍵12に対応する音高の楽音を表す音響信号Vが生成される。音響信号Vの音量は、例えば位置Zが変化する速度に応じて制御される。音響信号Vが音源回路34から放音装置40に供給されることで、利用者による演奏動作(各鍵12の押鍵又は離鍵)に応じた楽音が放音装置40から放音される。なお、記憶装置32に記憶されたプログラム321を実行することで制御装置31が音源回路34の機能を実現してもよい。
振幅信号Aの電圧Eと、コイルLaとコイルLbとの距離Dとの関係について説明する。図11Aは、平面視において、コイルLaの中心軸C1とコイルLbの中心軸C2との間のズレ量Δrを説明するための説明図である。図11Aに示されるズレ量Δrは、Δr=(Δx2+Δy2)1/2と表すことができる。但し、Δxは中心軸C1と中心軸C2とのX軸に沿った距離であり、Δyは中心軸C1と中心軸C2とのY軸に沿った距離である。
図11Bは、距離Dと電圧Eとの関係を示す特性N0、N1、及びN2を示すグラフである。特性N0は、ズレ量Δrがゼロの場合、即ち、平面視において、コイルLaの中心軸C1とコイルLbの中心軸C2が一致する場合の距離Dと電圧Eとの関係を示す曲線である。また、特性N1は、ズレ量Δr=r1の場合の距離Dと電圧Eとの関係を示す曲線である。また、特性N2は、ズレ量Δr=r2の場合の距離Dと電圧Eとの関係を示す曲線である。但し,r2>r1である。
即ち、ズレ量Δrが短いほど、距離Dがゼロの場合の電圧Eが小さくなる。これは、ズレ量Δrが短いほど、コイルLbの磁界がコイルLaの磁界に作用する程度が大きくなるからである。一方、距離Dが10mm以上の場合の電圧Eは、中心軸C1とコイルLbの中心軸C2との距離に殆ど左右されない。これは、距離Dが10mm以上の場合、コイルLbの磁界がコイルLaの磁界に殆ど作用しないからである。
上述したようにコイルLaを有する検出回路21は支持部材14に設置され、コイルlbを有する被検出回路22は、鍵12の設置面122に設置される。一方、鍵12の可動範囲は、レスト位置Zrからエンド位置Zeまでである。本実施形態において、鍵12がエンド位置Zeである場合にコイルLaとコイルLbとは最も近接する。この場合の距離Deは3mmとなる。一方、鍵12がレスト位置Zrである場合にコイルLaとコイルLbとは最も離間する。この場合の距離Drは10mmとなる。
ところで、支持部材14に配置された検出回路21の取付位置と、鍵12に配置された被検出回路22の取付位置とには、ばらつきがある。このため、特性N0、N1、及びN2といったように、鍵12ごとに距離Dと電圧Eとの関係はばらつく。さらに、検出回路21を構成する抵抗素子Rの抵抗値、コイルLaのインダクタンス値、容量素子Ca1の容量値、及び容量素子Ca2の容量値は、ばららく。また、これらの素子の値のばらつき、並びに、これらの素子の温度特性及び経年変化によっても、鍵12ごとに距離Dと電圧Eとの関係がばらつく。
本実施形態では、各種のばらつきを吸収するために、図11Bに示される複数の特性を、図12に示される正規化特性Nに正規化し、正規化特性Nを用いて、電圧Eから距離Dを求める。正規化特性Nは、電圧Eを正規化した正規化電圧Enと距離Dとの関係を示す。正規化電圧Enは、式(1)によって与えられる。
En=(E-E0)/(Ei-E0)……(1)
但し、E0は、距離Dがゼロの状態における電圧Eの電圧値である。即ち、E0は、検出回路21と被検出回路22とが接する状態における電圧Eの電圧値である。Eiは、距離Dが無限大の状態の電圧Eの電圧値である。即ち、Eiは、被検出回路22が無い状態における電圧Eの値である。正規化電圧Enは、0以上1以下の範囲で変化する。
En=(E-E0)/(Ei-E0)……(1)
但し、E0は、距離Dがゼロの状態における電圧Eの電圧値である。即ち、E0は、検出回路21と被検出回路22とが接する状態における電圧Eの電圧値である。Eiは、距離Dが無限大の状態の電圧Eの電圧値である。即ち、Eiは、被検出回路22が無い状態における電圧Eの値である。正規化電圧Enは、0以上1以下の範囲で変化する。
ところで、K個の検出回路21を支持部材14に配置し、K個の鍵12を鍵盤楽器100に組み込む前の状態であれば、検出回路21と組になる被検出回路22が存在しない。従って、この状態において、電圧値Eiは測定可能である。一方、電圧値E0は、検出回路21と組になる被検出回路22が存在しなければ測定不能である。従って、電圧値E0は、被検出回路22が取り付けられたK個の鍵12を鍵盤楽器100に組み込んだ状態で測定する必要がある。しかし、鍵12はエンド位置Zeまでしか変位できないため、電圧値E0を測定することはできない。そこで、本実施形態は、エンド位置Zeにおける電圧Eのエンド電圧値Eeに基づいて電圧値E0を推定し、推定された電圧値E0を用いて、正規化電圧Enを算出する。
電圧値E0に対応する鍵12の位置Zは、距離Dがゼロとなる鍵12の位置Zである。距離Dがゼロとなる鍵12の位置Zは基準位置の一例である。距離Dがゼロとなる鍵12の位置Zは、可動範囲内において距離Dが最小となるエンド位置ZeよりもコイルLaに近い鍵12の位置Zの一例である。エンド位置Zeは、鍵12(可動部材)の可動範囲内の所定位置の一例である。また、エンド位置Zeは、鍵12の可動範囲内において距離Dが最小となる鍵12の位置Zである。
正規化特性Nは、距離Dに対する正規化電圧Enの関係を示す。鍵盤楽器100では、電圧Eを正規化することで正規化電圧Enを算出し、算出された正規化電圧Enに基づいて距離Dを特定する。このため、予め正規化特性Nの逆関数を算出しておく。正規化特性Nを示す関数は、以下に示す式(2)で与えられる。一方、逆関数は式(3)で与えられる。
En=F(D)…(2)
D=F-1(En)…(3)
En=F(D)…(2)
D=F-1(En)…(3)
記憶装置32に記憶される変換データ322bは、式(3)に示される逆関数を示す。従って、変換データ322bを参照することによって、正規化電圧Enに対応する距離Dが求められる。
鍵盤楽器100の動作モードは、校正モードと演奏モードに大別される。後述する設定部310は、鍵盤楽器100の動作モードを演奏モードと校正モードの間で切り替える。制御装置31は、校正モードにおいて、校正処理などを実行することで校正データ322aを生成する。また、制御装置31は、演奏モードにおいて、利用者の演奏動作に応じた振幅信号Aを検出し、検出された振幅信号Aに基づいて、音響信号Vを生成する。
図13は、制御装置31の機能を示す機能ブロック図である。制御装置31は、記憶装置32からプログラム321を読み出し、読み出されたプログラムを実行することによって、設定部310、校正部311、生成部312、及び音源制御部313として機能する。
設定部310は、利用者の操作に応じて、鍵盤楽器100の動作モードを校正モード又は演奏モードに設定する。例えば、鍵盤楽器100に設定ボタンが設けられている場合、設定部310は、設定ボタンから出力される操作信号に基づいて、鍵盤楽器100の動作モードを校正モード又は演奏モードに設定する。また、設定部310は、通常は演奏モードを選択し、K個の鍵12のうち、複数の鍵12が同時に押下されたことを検出した場合に、校正モードを選択してもよい。例えば、設定部310は、K個の鍵のうち左端の鍵12と右端の鍵12とが同時に押下された場合、校正モードを選択してもよい。
校正部311は、校正モードにおいて動作する。校正部311は、振幅信号Aを解析することによって校正データ322aを生成し、生成した校正データ322aを記憶装置32に記憶する。生成部312は、演奏モードにおいて動作する。生成部312は、電圧Eに基づいて、鍵12の位置Zを示す位置データを生成する。生成部312は、補正部312a及び変換部312bを備える。補正部312aは、校正データ322aを用いて、電圧Eを補正することによって、正規化電圧Enを生成する。変換部312bは、演奏モードにおいて動作する。変換部312bは、変換データ322bを参照することによって、正規化電圧Enを距離Dに変換する。生成部312は、距離Dに基づいて位置データを生成する。音源制御部313は、音源回路34を制御する演奏データを位置データに基づいて生成する。
上述したように、振幅信号Aには、K個の検出回路21と1対1に対応するK個の電圧Eが時分割多重されている。鍵12が第2状態であり、且つ鍵12が最も押下された状態では、鍵12の位置Zは、エンド位置Zeとなる。鍵12がエンド位置Zeに位置する場合の電圧Eをエンド電圧値Eeと称する。校正部311は、鍵12がエンド位置Zeに位置している第2状態において、振幅信号Aに基づいて、K個のエンド電圧値Eeの平均値である平均エンド電圧値Eeaを算出する。平均エンド電圧値Eeaは、以下の式(4)で与えられる。
Eea=(Ee1+Ee2+…+EeK)/K…(4)
但し、Ee1、Ee2、…EeKは、K個の鍵12に1対1に対応するエンド電圧値Eeである。
Eea=(Ee1+Ee2+…+EeK)/K…(4)
但し、Ee1、Ee2、…EeKは、K個の鍵12に1対1に対応するエンド電圧値Eeである。
校正部311は、平均エンド電圧値Eeaに基づいて、電圧値E0を推定する。図14に電圧Eと正規化電圧Enとの関係を示す。電圧値Eneは、鍵12がエンド位置Zeに位置する場合の正規化電圧Enの値である。電圧値Eneは既知である。また、電圧値Eiも既知である。従って、式(1)に平均エンド電圧値Eeaを代入することによって、E0を算出できる。
式(1)に平均エンド電圧値Eeaと、電圧値Eneとを代入すると、式(5)となる。
Ene=(Eea-E0)/(Ei-E0)…(5)
式(5)を変形すると、式(6)が導かれる。
E0=(Eea-Ene*Ei)/(1-Ene)…(6)
校正部311は、式(6)を用いて、電圧値E0を推定する。
式(1)に平均エンド電圧値Eeaと、電圧値Eneとを代入すると、式(5)となる。
Ene=(Eea-E0)/(Ei-E0)…(5)
式(5)を変形すると、式(6)が導かれる。
E0=(Eea-Ene*Ei)/(1-Ene)…(6)
校正部311は、式(6)を用いて、電圧値E0を推定する。
平均エンド電圧値Eeaを用いて、電圧値E0を推定したのは、以下の理由による。
第1の理由は、エンド電圧値Eeは、鍵12がエンド位置Zeに位置する場合に治具等を要することなく測定できるからである。本実施形態では、演奏動作による力が鍵12に作用しない第1状態から鍵を押し下げるのに必要十分な静的荷重を鍵に付加することで、鍵12はエンド位置Zeに位置する。そして、鍵盤楽器100の電源を投入した状態で、設定部310によって校正モードが選択された状態において電圧値E0が推定される。
第1の理由は、エンド電圧値Eeは、鍵12がエンド位置Zeに位置する場合に治具等を要することなく測定できるからである。本実施形態では、演奏動作による力が鍵12に作用しない第1状態から鍵を押し下げるのに必要十分な静的荷重を鍵に付加することで、鍵12はエンド位置Zeに位置する。そして、鍵盤楽器100の電源を投入した状態で、設定部310によって校正モードが選択された状態において電圧値E0が推定される。
第2の理由は、エンド位置Zeは、可動範囲内の他の位置と比較して、ばらつきが少ないからである。
第3の理由は、エンド位置Zeにおける距離Deは平均3mmであり、距離Deに対する正規化電圧Enの電圧値はEneである。鍵12ごとに実際の電圧値Eneはばらつく。しかし、K個の鍵12を鍵盤楽器100に組み込んだ状態で、鍵12ごとに距離Deを測定することはできず、距離Deの平均値が3mmであることが既知である。従って、鍵12ごとに、電圧値E0を推定する必要性が乏しい。また、エンド電圧値Eeごとに電圧値E0を推定する必要がないので、制御装置31の処理負荷を軽減できる。
校正部311は、推定された電圧値E0を用いて、校正データ322aを生成する。校正データ322aは、電圧Eと正規化電圧Enとの関係を表すデータである。電圧Eと正規化電圧Enとは、図14に示されるように線形の関係にある。従って、電圧Eと正規化電圧Enとは、以下に示す式(7)の関係がある。
En=p*E+q…(7)
但し、p、qは定数である。定数qは式(8)で表され、定数pは式(9)で表される。
p=1/(Ei-E0)…(8)
q=-E0/(Ei-E0)…(9)
En=p*E+q…(7)
但し、p、qは定数である。定数qは式(8)で表され、定数pは式(9)で表される。
p=1/(Ei-E0)…(8)
q=-E0/(Ei-E0)…(9)
校正部311は、推定した電圧値E0と、予め測定した電圧値Eiとに基づいて、定数qと定数pの組を校正データ322aとして生成する。なお、校正部311は、検出回路21ごとに定数pと定数qの組を生成してもよいし、K個の検出回路21に共通の定数pと定数qの組を生成してもよい。校正部311は、検出回路21ごとに定数pと定数qの組を生成する場合、検出回路21ごとに測定された電圧値EiとK個の検出回路21に共通の電圧値E0に基づいて、検出回路21ごとに定数pと定数qの組を生成する。一方、校正部311は、K個の検出回路21に共通の定数pと定数qの組を生成する場合、検出回路21ごとに測定された電圧値Eiの平均電圧とK個の検出回路21に共通の電圧値E0に基づいて、定数pと定数qとの組を生成する。
補正部312aは、校正データ322aを用いて、電圧Eを補正することによって、正規化電圧Enを生成する。変換部312bは、変換データ322bを用いて、正規化電圧Enから距離Dを生成する。生成部312は、生成された距離Dから鍵12の位置を示す位置データを生成する。
次に、制御装置31の動作を校正モードと演奏モードに分けて説明する。図15は、校正モードにおける制御装置31の動作を示すフローチャートである。鍵盤楽器100の電源が投入された状態で、設定部310によって校正モードが選択されている状態において、図15の動作が実行される。制御装置31は、校正モードにおいて、校正部311として機能する。
まず、制御装置31は、変数kを「1」に設定する(S11)。
次に、制御装置31は、鍵12のエンド位置Zeにおけるエンド電圧値Eeを取得する(S12)。上述したように鍵12は、第2状態においてエンド位置Zeに位置する。従って、鍵12をエンド位置Zeに位置させるために、事前に治具などを配置する等の特段の作業は不要である。制御装置31は、k番目の鍵12に対応する振幅信号Aの電圧Eをレスト電圧値Erとして取得する。
次に、制御装置31は、鍵12のエンド位置Zeにおけるエンド電圧値Eeを取得する(S12)。上述したように鍵12は、第2状態においてエンド位置Zeに位置する。従って、鍵12をエンド位置Zeに位置させるために、事前に治具などを配置する等の特段の作業は不要である。制御装置31は、k番目の鍵12に対応する振幅信号Aの電圧Eをレスト電圧値Erとして取得する。
次に、制御装置31は、変数kが「K」と一致するか否かを判定する(S13)。判定結果が否定である場合、制御装置31は、変数kを「1」インクリメントして(S14)、処理をステップS12に戻す。ステップS13の判定結果が肯定である場合、制御装置31は、上述した式(4)に従って、平均レスト電圧値Eraを算出する(S15)。
次に、制御装置31は、平均エンド電圧値Eea、電圧値Ei、及び距離Deに対応する正規化電圧Enの電圧値Eneに基づいて、電圧値E0を推定する(S16)。この後、制御装置31は、電圧値Eiと推定された電圧値E0とを用いて、校正データ322aを生成し、生成した校正データ322aを記憶装置32に記憶する(S17)。
図16は、演奏モードにおける制御装置31の動作を示すフローチャートである。設定部310が演奏モードを選択している状態において、図16の動作が実行される。K個の鍵12の各々について図16の動作が順次または並列に実行される。
まず、制御装置31は、振幅信号Aに基づいて検出信号sの振幅δに応じた電圧Eを取得する(S21)。
まず、制御装置31は、振幅信号Aに基づいて検出信号sの振幅δに応じた電圧Eを取得する(S21)。
次に、制御装置31は、校正データ322aを用いて、電圧Eから正規化電圧Enを算出する(S22)。具体的には、制御装置31は、校正データ322aの示す定数p及びqの組と、電圧Eとを式(7)に代入して、正規化電圧Enを算出する。ステップS22において、制御装置31は補正部312aとして機能する。
次に、制御装置31は、変換データ322bを用いて、正規化電圧Enから距離Dを生成する(S23)。変換データ322bは、正規化電圧Enと距離Dとを対応付けるデータである。具体的には、制御装置31は、変換データ322bを参照することによって、ステップS22で生成された正規化電圧Enに対応する距離Dを生成する。生成された正規化電圧Enが変換データ322bに記録されていない場合、制御装置31は、内挿補間によって距離Dを算出してもよい。
次に、制御装置31は、距離Dから鍵12の位置Zを示す位置データを生成する(S24)。次に、制御装置31は、位置データから演奏データを生成する(S25)。生成された演奏データは、音源回路34に供給される。この後、制御装置31は、演奏モードであるか否かを判定する(S26)。ステップS26の判定結果が肯定である場合、制御装置31は、処理をステップS21に戻す。ステップS26の判定結果が否定である場合、制御装置31は、演奏モードを終了する。
以上の説明の通り、第1実施形態に係る鍵盤楽器100において、生成部312は、検出信号sの振幅δに応じた電圧Eと鍵12の位置Zとの対応関係に関する対応関係データ322との対応関係に基づいて、検出信号sの振幅に応じた鍵12の位置Zを示す位置データを生成する。また、校正部311は、鍵12の位置が鍵12の可動範囲内の所定位置である場合の検出信号sの振幅に応じた電圧Eに基づいて、対応関係データ322を校正する。所定位置は、可動範囲に含まれるので、検出回路21と被検出回路22とを、鍵盤楽器100に組み込んだ状態で、対応関係データ322を校正することができる。
また、第1実施形態では、可動範囲内の所定位置として、エンド位置Zeを採用した。可動範囲内において距離Dが最小となるエンド位置Ze及び距離Dが最大となるレスト位置Zrは、鍵12の位置決めが容易である。さらに、図11Bに示されるように、エンド位置Zeにおいては、レスト位置Zrと比較してズレ量Δrに対する電圧Eの変化が大きい。従って、鍵12がエンド位置Zeに位置する場合の検出信号sの振幅に応じたエンド電圧値Eeに基づいて、対応関係データ322を校正することによって、校正の精度が向上する。
また、校正部311は、エンド位置Zeに対応するエンド電圧値Eeに基づいて、距離Dがゼロとなる鍵12の位置Zに対応する電圧値E0を推定し、推定された電圧値E0に基づいて対応関係データ322を校正する。距離Dがゼロとなる鍵12の位置Z(基準位置の一例)は、可動範囲内において距離Dが最小となる鍵12のエンド位置ZeよりもコイルLaに近い。図11Bに示されるように、エンド位置ZeよりもコイルLaに近い位置に鍵12が位置する方が、ズレ量Δrに対する電圧Eの感度が大きい。従って、推定された電圧値E0に基づいて対応関係データ322を校正することによって、校正の精度が向上する。
また、校正部311は、K個の鍵12の各々の位置Zが可動範囲内のエンド位置Zeである場合に、K個の検出回路21から出力されるK個の検出信号sについて、振幅に応じた電圧Eの平均値である平均エンド電圧値Eeaを算出し、算出された平均エンド電圧値Eeaに基づいて対応関係データ322を校正する。エンド電圧値Eeごとに電圧値E0を推定する必要がないので、制御装置31の処理負荷を軽減できる。
B:第2実施形態
上述した第1実施形態の鍵盤楽器100は、エンド位置Zeに対応する正規化電圧Enの電圧値Eneと平均エンド電圧値Eeaとに基づいて、各検出回路21に共通の電圧値E0を推定した。これに対して、第2実施形態の鍵盤楽器100は、検出回路21ごとに距離Dが6mmの場合の電圧Eの電圧値E6に基づいて、距離Dが1mmの場合の電圧Eの電圧値E1を推定する点で、第1実施形態の鍵盤楽器100と相違する。第2実施形態の鍵盤楽器100は、校正部311における電圧値E0の推定を除いて、第1実施形態の鍵盤楽器100と同様である。以下、相違点を中心に、第2実施形態の鍵盤楽器100を説明する。
上述した第1実施形態の鍵盤楽器100は、エンド位置Zeに対応する正規化電圧Enの電圧値Eneと平均エンド電圧値Eeaとに基づいて、各検出回路21に共通の電圧値E0を推定した。これに対して、第2実施形態の鍵盤楽器100は、検出回路21ごとに距離Dが6mmの場合の電圧Eの電圧値E6に基づいて、距離Dが1mmの場合の電圧Eの電圧値E1を推定する点で、第1実施形態の鍵盤楽器100と相違する。第2実施形態の鍵盤楽器100は、校正部311における電圧値E0の推定を除いて、第1実施形態の鍵盤楽器100と同様である。以下、相違点を中心に、第2実施形態の鍵盤楽器100を説明する。
図17は、コイルLaとコイルLbとの距離Dが1mmである場合の、ズレ量Δrと電圧Eとの関係を示すグラフである。ズレ量Δrは、図11Aを参照して説明したように、平面視においてコイルLaの中心軸C1とコイルLbの中心軸C2との間の距離を示す。図17に示されるように、距離Dが1mmである場合の電圧Eは、ズレ量Δrに依存している。従って、ズレ量Δrを特定できれば、距離Dが1mmの場合の電圧Eを推定することができる。以下の説明では、距離Dが1mmの場合の電圧Eの電圧値を「E1」と称する。
電圧値E1は、電圧値E0と近似できる程度に近い。但し、電圧値E1は、距離Dが1mmの場合の電圧Eであるため、実測することはできない。従って、制御装置31は、電圧値E1を推定する必要がある。
次に、電圧値E1の推定方法について説明する。図18に、ズレ量Δrと電圧値E6との関係を示す曲線G6、および、ズレ量Δrと電圧値E1との関係を示す曲線G1を示す。図18に示される黒丸は、ズレ量Δrを変化させた場合に計測される電圧値E6をプロットした点である。また、白三角は、ズレ量Δrを変化させた場合に計測される電圧値E1をプロットした点である。
ここで、曲線G6は、以下に示す2次の近似式(8)で与えられる。
E6=h2*Δr2+h1*Δr+h0…(8)
但し、h2、h1、及びh0は定数である。
E6=h2*Δr2+h1*Δr+h0…(8)
但し、h2、h1、及びh0は定数である。
電圧値E6を計測することができれば、計測された電圧値E6を近似式(8)に代入することによって、ズレ量Δrを算出できる。ズレ量Δrは、式(9)によって与えられる。
Δr=[-h1+{h12-4(h0-E6)*h2}1/2]/(2*h2)…(9)
なお、近似式(9)に対応するルックアップテーブルを記憶装置32に記憶し、ルックアップテーブルを参照することによって、ズレ量Δrを生成してもよい。
Δr=[-h1+{h12-4(h0-E6)*h2}1/2]/(2*h2)…(9)
なお、近似式(9)に対応するルックアップテーブルを記憶装置32に記憶し、ルックアップテーブルを参照することによって、ズレ量Δrを生成してもよい。
また、曲線G1は、以下に示す近似式(10)で与えられる。
E1=m4*Δr4+m3*Δr3+m2*Δr2+m1*Δr+m0…(10)
但し、m4、m3、m2、m1及びm0は定数である。
電圧値E1は、以下の様に推定される。第1に、距離Dが6mmの状態で電圧値E6が計測される。第2に、式(9)に電圧値E6を代入することによってズレ量Δrが算出される。第3に近似式(10)にズレ量Δrを代入することによって電圧値E1が推定される。なお、近似式(10)に対応するルックアップテーブルを記憶装置32に記憶し、ルックアップテーブルを参照することによって、電圧値E1を生成してもよい。
E1=m4*Δr4+m3*Δr3+m2*Δr2+m1*Δr+m0…(10)
但し、m4、m3、m2、m1及びm0は定数である。
電圧値E1は、以下の様に推定される。第1に、距離Dが6mmの状態で電圧値E6が計測される。第2に、式(9)に電圧値E6を代入することによってズレ量Δrが算出される。第3に近似式(10)にズレ量Δrを代入することによって電圧値E1が推定される。なお、近似式(10)に対応するルックアップテーブルを記憶装置32に記憶し、ルックアップテーブルを参照することによって、電圧値E1を生成してもよい。
次に、第2実施形態の校正部311について説明する。なお、生成部312は、校正データ322a及び変換データ322bを用いることにより位置データを生成する点で、第1実施形態と同様であるので、説明を省略する。校正部311は、K個の鍵12についてコイルLaとコイルLbとの距離Dを6mmに保った状態で、K個の検出信号sの振幅δに応じた電圧Eの電圧値E6を取得する。校正モードでは、例えば、厚さ6mmの平板や治具が回路基板50と回路基板60との間に配置される。この状態で作業者がK個の鍵12の各々を順次に押下することにより、検出回路21ごとに電圧値E6が取得される。
校正部311は、式(6)に電圧値E6を代入することによって、ズレ量Δrを算出する。校正部311は、ズレ量Δrを式(10)に代入することによって、電圧値E1を推定する。
ここで、正規化電圧Enは、式(11)によって与えられる。
En=(E-E1)/(Ei-E1)
En=E/(Ei-E1)-E1/(Ei-E1)
En=p*E+q…(11)
但し、p=1/(Ei-E1)、q=-E1/(Ei-E1)
ここで、正規化電圧Enは、式(11)によって与えられる。
En=(E-E1)/(Ei-E1)
En=E/(Ei-E1)-E1/(Ei-E1)
En=p*E+q…(11)
但し、p=1/(Ei-E1)、q=-E1/(Ei-E1)
校正部311は、検出回路21ごとに、定数pと定数qの組を校正データ322aとして生成し、生成した校正データ322aを記憶装置32に記憶する。即ち、校正部311は、K個の鍵12と1対1に対応するK個の検出信号sの振幅に基づいて、K個の鍵12の各々について対応関係データ322を校正する。
上述した例では、距離Dが6mmとなる位置に鍵12を変位させて、電圧値E6を計測したが、本開示はこれに限定されない。鍵12を可動範囲内の所定位置に変位させて電圧Eの電圧値を計測してもよい。
図19は、距離Dに対する電圧Eの傾きを示すグラフである。傾きは、0以上1以下の数値に正規化されている。図19に示されるように、電圧Eの傾きは距離Dが5mmの場合に最大となる。電圧Eの傾きが大きいほど、距離Dに対する電圧Eの感度が大きい。従って、所定位置は、可動範囲のうち距離Dに対する電圧Eの傾き(変化率)が最大値から-20%までの数値となる範囲に含まれることが好ましい。さらに、所定位置は、距離Dに対する電圧Eの傾きが最大となる鍵12の位置であることがより好ましい。
以上、説明した通り、第2実施形態に係る鍵盤楽器100において、校正部311は、K個の鍵12の各々の位置が可動範囲内の所定位置である状態においてK個の検出回路21から出力されるK個の検出信号sの振幅に応じた電圧Eに基づいて、K個の鍵12の各々について対応関係データを校正する。従って、検出回路21と被検出回路22との取付誤差を鍵12ごとに校正できる。
C:変形例
以上に例示した各態様に付加される具体的な変形の態様を以下に例示する。以下の例示から任意に選択された2以上の態様を、相互に矛盾しない範囲で適宜に併合してもよい。
以上に例示した各態様に付加される具体的な変形の態様を以下に例示する。以下の例示から任意に選択された2以上の態様を、相互に矛盾しない範囲で適宜に併合してもよい。
(1)前述の各形態においては、被検出回路22は導体で構成されるコイルLbを備えたが、本開示はこれに限定さない。要は、検出回路21によって発生される磁界に作用するのであれば、被検出回路22はどのように構成されてもよい。例えば、被検出回路22は、磁性体で構成されてもよい。また、被検出回路22は、板状の導体であってもよい。
(2)前述の各形態においては、鍵盤楽器100の鍵12の変位を検出する構成を例示したが、検出システム20により変位が検出される可動部材は鍵12に限定されない。可動部材の具体的な態様を以下に例示する。
[態様A]
前述の各形態では、鍵12の下面に被検出回路22が配置され、他方、検出回路21が被検出回路22と対向するように配置されたが、本開示はこれに限定されない。図20は、鍵盤楽器100の鍵盤機構4Aに検出システム20を適用した構成の模式図である。
前述の各形態では、鍵12の下面に被検出回路22が配置され、他方、検出回路21が被検出回路22と対向するように配置されたが、本開示はこれに限定されない。図20は、鍵盤楽器100の鍵盤機構4Aに検出システム20を適用した構成の模式図である。
鍵盤機構4Aは、鍵12、接続部180、ハンマアセンブリ200およびフレーム500を含む。フレーム500は、筐体90に固定されている。接続部180は、フレーム500に対して回動可能に鍵12を接続する。接続部180は、板状可撓性部材181、支持部183および棒状可撓性部材185を備える。板状可撓性部材181は、鍵12の後端から延在している。支持部183は、板状可撓性部材181の後端から延在している。棒状可撓性部材185が、支持部183及びフレーム500よって支持されている。すなわち、鍵12とフレーム500との間に、棒状可撓性部材185が配置されている。棒状可撓性部材185が弾性的に湾曲することによって、鍵12がフレーム500に対して回動できる。
また、鍵12には、押圧部120が接続されている。押圧部120は、鍵12が回動する場合に、ハンマアセンブリ200を押圧により回動させる。ハンマアセンブリ200は、鍵12の下方側の空間に配置され、フレーム500に対して回動可能に取り付けられている。ハンマアセンブリ200は、錘部230およびハンマ本体部250を備える。ハンマ本体部250には、フレーム500の回動軸520の軸受となる軸支持部220が配置されている。軸支持部220とフレーム500の回動軸520とは少なくとも3点で摺動可能に接触する。
錘部230は、金属製の錘を含み、ハンマ本体部250の後端部(回動軸よりも奥側)に接続されている。通常時(押鍵していないとき)には、錘部230が下側ストッパ410に載置された状態になる。これによって、鍵12はレスト位置で安定する。押鍵されると、錘部230が上方に移動し、上側ストッパ430に衝突する。これによって鍵12の最大押鍵量となるエンド位置が規定される。
以上の構成において、検出システム20は、鍵12の変位を検出する。具体的には、被検出回路22が鍵12のうちフレーム500の内部に位置する部分の上面に設置される。他方、検出回路21はフレーム500の内周面に設けられた台座550の下面に設置される。鍵盤機構4Aにおいては、上述した各形態と同様に、鍵12がレスト位置Zrに位置する場合に、検出回路21と被検出回路22とが最も近接する。また、鍵12がエンド位置Zeに位置する場合に、検出回路21と被検出回路22とが最も離間する。台座550は、演奏動作に応じて変位しない。台座550は、固定部材の一例である。鍵12は、演奏動作に応じて可動範囲内で変位する可動部材の一例である。なお、図20に点線で示されるように検出回路21を筐体90に設けられた台座560に配置し、被検出回路22をハンマ本体部250の下面に配置してもよい。また、この態様において第1実施形態と同様の校正を実行する場合には、鍵12がレスト位置Zrにある状態で、鍵12ごとに電圧Eを計測し、計測結果の平均値に基づいて、電圧値E0を推定すればよい。また、鍵のストローク中の位置ではなく、ハンマ本体部250のストローク中の位置で校正するようにしてもよい。
[態様B]
図21は、鍵盤楽器100の打弦機構2Aに検出システム20(ハンマセンサ)を適用した構成の模式図である。打弦機構2Aは、鍵盤10Aの各鍵12の変位に連動して弦13を打撃するアクション機構である。具体的には、打弦機構2Aは、回動により打弦可能なハンマ240と、鍵12の変位に連動してハンマ240を回動させる伝達機構70(例えばウィペン,ジャック又はレペティションレバー等)とを、鍵12ごとに具備する。ハンマ240は支持ピン242を回転軸として回動する。ハンマ240の回動によって、ハンマヘッド241が弦13を打弦する。以上の構成において、検出システム20は、ハンマ240の変位を検出する。具体的には、被検出回路22がハンマシャンク244に設置される。他方、検出回路21は支持部材14に設置される。打弦機構2Aは、鍵12がレスト位置Zrに位置する場合に、検出回路21と被検出回路22とが最も離間する。また、鍵12がエンド位置Zeに位置する場合に、検出回路21と被検出回路22とが最も近接する。従って、本検出システム20(ハンマセンサ)の校正を行う際には、第1実施形態と同様の校正をするのであれば、鍵12がエンド位置Zeにある状態で、鍵12ごとに検出システム20の出力電圧Eを計測し、計測結果の平均値に基づいて、電圧値E0を推定すればよい。
図21は、鍵盤楽器100の打弦機構2Aに検出システム20(ハンマセンサ)を適用した構成の模式図である。打弦機構2Aは、鍵盤10Aの各鍵12の変位に連動して弦13を打撃するアクション機構である。具体的には、打弦機構2Aは、回動により打弦可能なハンマ240と、鍵12の変位に連動してハンマ240を回動させる伝達機構70(例えばウィペン,ジャック又はレペティションレバー等)とを、鍵12ごとに具備する。ハンマ240は支持ピン242を回転軸として回動する。ハンマ240の回動によって、ハンマヘッド241が弦13を打弦する。以上の構成において、検出システム20は、ハンマ240の変位を検出する。具体的には、被検出回路22がハンマシャンク244に設置される。他方、検出回路21は支持部材14に設置される。打弦機構2Aは、鍵12がレスト位置Zrに位置する場合に、検出回路21と被検出回路22とが最も離間する。また、鍵12がエンド位置Zeに位置する場合に、検出回路21と被検出回路22とが最も近接する。従って、本検出システム20(ハンマセンサ)の校正を行う際には、第1実施形態と同様の校正をするのであれば、鍵12がエンド位置Zeにある状態で、鍵12ごとに検出システム20の出力電圧Eを計測し、計測結果の平均値に基づいて、電圧値E0を推定すればよい。
なお、上述の構成では、鍵12とハンマ240が連動するため、校正するための位置を鍵12のストローク中の位置で規定するようにしたが、ハンマ240の位置で規定してもよい。この場合、例えば、弦13とハンマ240の先端が接する位置をエンド位置Zeとし、ハンマシャンク244がハンマレールに当たっている状態である位置をレスト位置Zrとして、弦13とハンマ240の先端が接する位置における出力値を計測し、計測結果の平均値に基づいて、電圧値E0を推定すればよい。
[態様C]
図22は、鍵盤楽器100のペダル機構3Aに検出システム20を適用した構成の模式図である。ペダル機構3Aは、利用者が足で操作するペダル921と、ペダル921を支持するフレーム920と、鉛直方向の上方にペダル921を付勢する弾性体922とを具備する。ペダル921は、支点925を中心に回動する。以上の構成において、検出システム20はペダル921の変位を検出する。具体的には、検出回路21は、ペダル921より下方に位置するフレーム920に配置される。他方、被検出回路22はペダル921の下面に配置される。ペダル機構3Aは、ペダル921に利用者が力を作用させない第1状態において、検出回路21と被検出回路22とが最も離間する。また、利用者がペダル921を最大限踏み込んだ状態において、検出回路21と被検出回路22とが最も近接する。
図22は、鍵盤楽器100のペダル機構3Aに検出システム20を適用した構成の模式図である。ペダル機構3Aは、利用者が足で操作するペダル921と、ペダル921を支持するフレーム920と、鉛直方向の上方にペダル921を付勢する弾性体922とを具備する。ペダル921は、支点925を中心に回動する。以上の構成において、検出システム20はペダル921の変位を検出する。具体的には、検出回路21は、ペダル921より下方に位置するフレーム920に配置される。他方、被検出回路22はペダル921の下面に配置される。ペダル機構3Aは、ペダル921に利用者が力を作用させない第1状態において、検出回路21と被検出回路22とが最も離間する。また、利用者がペダル921を最大限踏み込んだ状態において、検出回路21と被検出回路22とが最も近接する。
ペダル921は、演奏動作に応じて可動範囲内で変位する可動部材の一例である。フレーム920は、演奏動作に応じて変位しない。フレーム920は、固定部材の一例である。なお、ペダル機構3Aが利用される楽器は鍵盤楽器100に限定されない。例えば打楽器等の任意の楽器にも同様の構成のペダル機構3Aが利用される。また、この例では、ペダル921に被検出回路22が配置されたが、ペダル921に連結された部材に被検出回路22を配置し、検出回路21を被検出回路22に対向するように固定部材に配置してもよい。また、この態様における校正においては、第1実施形態と同様の校正を実行する場合には、ペダル921を最大限踏み込んだ状態において電圧Eを計測し、計測結果に基づいて、電圧値E0を推定すればよい。また、ペダル921が複数ある場合には、ペダル921ごとの出力値の平均値に基づいて、電圧値E0を推定すればよい。
なお、図22においては鍵盤楽器100のペダル機構3Aを例示したが、電気弦楽器(例えば電気ギター)等の電気楽器に使用されるペダル機構にも図21と同様の構成が採用される。電気楽器に使用されるペダル機構は、例えばディストーション又はコンプレッサー等の各種の音響効果の調整のために利用者が操作するエフェクトペダルである。
(3)前述の各形態では、鍵12がレスト位置Zrに位置する場合に、検出回路21と被検出回路22とが最も離間し、鍵12がエンド位置Zeの場合に、検出回路21と被検出回路22とが最も近接した。本開示は、これに限定されず、鍵12がレスト位置Zrに位置する場合に、検出回路21と被検出回路22とが最も近接し、鍵12がエンド位置Zeの場合に、検出回路21と被検出回路22とが最も離間してもよい。例えば、鍵盤10Aの替わりに図23に示される鍵盤10Bを採用してもよい。鍵盤10Bでは、被検出回路22は、鍵12の裏面であって、支持部材14よりも端部121に遠い位置に配置される。他方、検出回路21は、被検出回路22と対向するように支持部材14に配置される。
この態様では、距離Dと鍵12の位置Zとの関係が、第1実施形態における関係とは逆転する。即ち、鍵12の可動範囲内において、距離Dが最小となる鍵12の位置Zは、エンド位置Zeとなる。このため、第1実施形態と同様の校正を実行する場合には、鍵12がレスト位置Zrにある状態で、鍵12ごとに電圧Eを計測し、計測結果の平均値に基づいて、電圧値E0を推定すればよい。なお、図11Bに示される距離Dと電圧Eとの関係は、図24に示されるグラフとなる。図12に示される位置Zと正規化電圧の関係は図25に示されるグラフとなる。図14に示される電圧Eと正規化電圧の関係は図26に示されるグラフとなる。
また、以下の一部の変形例について、鍵12あるいは鍵12と連動する部材(例えば、ハンマ等)がレスト位置に位置する場合に検出回路21と被検出回路22とが最も近接し、鍵12がエンド位置Zeの場合に検出回路21と被検出回路22とが最も離間するものは、本変形例の校正動作に従うものとする。以下、距離Dと可動部材の位置が逆転した具体的な態様を以下に例示する。
[態様D]
図27は、鍵盤楽器100の打弦機構2Bに検出システム20を適用した構成の模式図である。打弦機構2Bは、鍵盤10の各鍵12の変位に連動して弦13を打撃するアクション機構である。具体的には、打弦機構2Bは、回動により打弦可能なハンマ240と、鍵12の変位に連動してハンマ240を回動させる伝達機構(例えばウィペン,ジャック又はレペティションレバー等)とを、鍵12ごとに具備する。ハンマ240は支持ピン242を回転軸として回動する。ハンマ240の回動によって、ハンマヘッド241が弦13を打弦する。以上の構成において、検出システム20は、ハンマ240の変位を検出する。具体的には、被検出回路22が、例えばハンマシャンク244に設置される。他方、検出回路21は支持部材14に設置される。打弦機構2Bは、鍵12がレスト位置Zrに位置する場合に、検出回路21と被検出回路22とが最も近接する。また、鍵12がエンド位置Zeに位置する場合に、検出回路21と被検出回路22とが最も離間する。支持部材14は、例えば、打弦機構2Bを支持する構造体である。ハンマ240は、演奏動作に応じて可動範囲内で変位する可動部材の一例である。支持部材14は、演奏動作に応じて変位しない。支持部材14は、固定部材の一例である。また、打弦機構2Bは、鍵12ごとに設けられている。このため、鍵盤楽器100は、K個の鍵12に1対1に対応するK個のハンマ240を備える。従って、本検出システム20(ハンマセンサ)の校正を行う際には、第1実施形態と同様の校正をするのであれば、鍵12がエンド位置Zeにある第1状態で、ハンマ240ごとに検出システム20の出力電圧Eを計測し、計測結果の平均値に基づいて、電圧値E0を推定すればよい。
図27は、鍵盤楽器100の打弦機構2Bに検出システム20を適用した構成の模式図である。打弦機構2Bは、鍵盤10の各鍵12の変位に連動して弦13を打撃するアクション機構である。具体的には、打弦機構2Bは、回動により打弦可能なハンマ240と、鍵12の変位に連動してハンマ240を回動させる伝達機構(例えばウィペン,ジャック又はレペティションレバー等)とを、鍵12ごとに具備する。ハンマ240は支持ピン242を回転軸として回動する。ハンマ240の回動によって、ハンマヘッド241が弦13を打弦する。以上の構成において、検出システム20は、ハンマ240の変位を検出する。具体的には、被検出回路22が、例えばハンマシャンク244に設置される。他方、検出回路21は支持部材14に設置される。打弦機構2Bは、鍵12がレスト位置Zrに位置する場合に、検出回路21と被検出回路22とが最も近接する。また、鍵12がエンド位置Zeに位置する場合に、検出回路21と被検出回路22とが最も離間する。支持部材14は、例えば、打弦機構2Bを支持する構造体である。ハンマ240は、演奏動作に応じて可動範囲内で変位する可動部材の一例である。支持部材14は、演奏動作に応じて変位しない。支持部材14は、固定部材の一例である。また、打弦機構2Bは、鍵12ごとに設けられている。このため、鍵盤楽器100は、K個の鍵12に1対1に対応するK個のハンマ240を備える。従って、本検出システム20(ハンマセンサ)の校正を行う際には、第1実施形態と同様の校正をするのであれば、鍵12がエンド位置Zeにある第1状態で、ハンマ240ごとに検出システム20の出力電圧Eを計測し、計測結果の平均値に基づいて、電圧値E0を推定すればよい。
[態様E]
図28は、鍵盤楽器100のペダル機構3Bに検出システム20を適用した構成の模式図である。ペダル機構3Bは、検出回路21及び被検出回路22の配置を除き、図22に示されるペダル機構3Aと同様に構成される。
ペダル機構3Bにおいて、被検出回路22がペダル921の上面に配置される。他方、検出回路21は、被検出回路22に対向するようにペダル921の上方に設けられたフレーム920に設置される。ペダル機構3Bは、ペダル921に利用者が力を作用させない第1状態において、検出回路21と被検出回路22とが最も近接する。また、利用者がペダル921を最大限踏み込んだ状態において、検出回路21と被検出回路22とが最も離間する。
図28は、鍵盤楽器100のペダル機構3Bに検出システム20を適用した構成の模式図である。ペダル機構3Bは、検出回路21及び被検出回路22の配置を除き、図22に示されるペダル機構3Aと同様に構成される。
ペダル機構3Bにおいて、被検出回路22がペダル921の上面に配置される。他方、検出回路21は、被検出回路22に対向するようにペダル921の上方に設けられたフレーム920に設置される。ペダル機構3Bは、ペダル921に利用者が力を作用させない第1状態において、検出回路21と被検出回路22とが最も近接する。また、利用者がペダル921を最大限踏み込んだ状態において、検出回路21と被検出回路22とが最も離間する。
また、この態様における校正においては、第1実施形態と同様の校正を実行する場合には、ペダル921に利用者が力を作用させない第1状態において電圧Eを計測し、計測結果に基づいて、電圧値E0を推定すればよい。また、ペダル921が複数ある場合には、ペダル921ごとの出力値の平均値に基づいて、電圧値E0を推定すればよい。
また、前述の各形態においては鍵盤楽器100の各鍵12を検出する構成を例示したが、検出システム20による検出の対象は以上の例示に限定されない。例えば木管楽器(例えばクラリネット又はサクソフォン)や金管楽器(例えばトランペット又はトロンボーン)等の管楽器の演奏時に利用者が操作する操作子を、検出システム20により検出してもよい。
以上の例示から理解される通り、検出システム20による検出の対象は、演奏動作に応じて変位する可動部材として包括的に表現される。可動部材は、利用者が直接的に操作する鍵12又はペダル921等の演奏操作子のほか、演奏操作子に対する操作に連動して変位するハンマ240等の構造体を含む。ただし、本開示における可動部材は、演奏動作に応じて変位する部材に限定されない。すなわち、可動部材は、変位を発生させる契機に関わらず、変位可能な部材として包括的に表現される。
(4)前述の実施形態においては、検出回路21から出力される検出信号sのばらつきを校正する例として例示したが、変換部312bにより出力される信号を検出信号sから得るまでの他の特性を校正するために用いてもよい。例えば、距離Dから位置データを生成する生成特性を校正するために用いてもよい。
(5)前述の各形態においては、鍵盤楽器100が音源回路34を具備する構成を例示したが、例えば鍵盤楽器100が打弦機構2A又は2B等の発音機構を具備する構成においては、音源回路34を省略してもよい。検出システム20は、鍵盤楽器100の演奏内容を記録するために利用される。
以上の説明から理解される通り、本開示は、音源回路34又は発音機構に対して演奏動作に応じた操作信号を出力することで楽音を制御する装置(操作装置)としても特定される。前述の各形態の例示のように音源回路34又は発音機構を具備する楽器(鍵盤楽器100)のほか、音源回路34又は発音機構を具備しない機器(例えばMIDIコントローラ又は前述のペダル機構3A)が、操作装置の概念には包含される。すなわち、本開示における演奏操作装置は、演奏者(操作者)が演奏のために操作する装置として包括的に表現される。
D:付記
以上に例示した形態から、例えば以下の構成が把握される。
以上に例示した形態から、例えば以下の構成が把握される。
本開示のひとつの態様(態様1)に係る楽器は、固定部材と、演奏動作に応じて可動範囲内で前記固定部材に対して変位する可動部材と、前記可動部材に設置され、磁性体又は導体を有する被検出回路と、前記固定部材に配置されたコイルを有し、前記被検出回路と前記コイルとの距離に応じた電圧となる検出信号を出力する検出回路と、検出信号の電圧と可動部材の位置との対応関係に基づいて、前記検出回路から出力された前記検出信号の電圧に応じた前記可動部材の位置を示す位置データを生成する生成部と、前記可動部材の位置が前記可動範囲内の所定位置である場合の前記電圧の値に基づいて、前記対応関係を校正する校正部と、を備える。この態様によれば、可動部材を楽器に組み込んだ後に、校正を実行できるといった効果がある。
本開示のひとつの態様(態様2)に係る楽器において、前記所定位置は、前記可動範囲内において前記被検出回路と前記コイルとの距離が最小となる位置であることが好ましい。可動範囲内において距離が最小となる可動部材の位置、及び可動範囲内において距離が最大となる可動部材の位置は、可動部材の位置決めが容易である。さらに、可動範囲内において距離が最小となる可動部材の位置は、検出回路と非検出回路との相対的な位置のズレに対して、検出信号の振幅の感度が高い。従って、距離が最小となるように可動部材が位置する場合の検出信号の振幅に応じた電圧に基づいて、対応関係を校正することによって、校正の精度が向上する。
本開示のひとつの態様(態様3)に係る楽器において、前記所定位置は、前記可動範囲内において前記被検出回路と前記コイルとの距離に対する前記電圧の傾きが最大値から-20%までの数値となる範囲に含まれる。電圧の傾きが大きいほど、距離に対する電圧の感度が大きい。従って、所定位置は、可動範囲のうち距離に対する電圧Eの傾き(変化率)が最大値から-20%までの数値となる範囲に含まれる場合、所定位置が当該範囲に含まれない場合と比較して、校正の精度が向上する。
本開示のひとつの態様(態様4)に係る楽器において、前記校正部は、前記可動部材が前記所定位置に位置する場合の前記電圧の値に基づいて、前記可動部材が基準位置にある場合における前記電圧の値を推定し、推定された電圧に基づいて前記対応関係を校正し、前記基準位置は、前記可動範囲内において前記被検出回路と前記コイルとの距離が最小となる前記可動部材の位置よりも前記コイルに近い、ことが好ましい。距離が最小となる可動部材の位置よりもコイルに近い方が、検出回路と非検出回路との相対的な位置のズレに対して、検出信号の振幅の感度が高い。従って、推定された電圧に基づいて対応関係を校正することによって、校正の精度が向上する。
本開示のひとつの態様(態様5)に係る楽器において、前記可動部材は、前記演奏動作に応じて可動範囲内で変位するK(Kは2以上の整数)個の可動部材のうちの一つであり、前記被検出回路は、前記K個の可動部材と1対1に対応するK個の被検出回路のうち一つであり、前記K個の被検出回路は1対1に対応する前記K個の可動部材に設置され、前記検出回路は、前記K個の被検出回路と1対1に対応する前記K個の検出回路のうちの一つであり、前記校正部は、前記K個の可動部材の各々の位置が前記可動範囲内の前記所定位置である状態において前記K個の検出回路から出力されるK個の検出信号の電圧に基づいて、前記K個の可動部材の各々について前記対応関係を校正することが好ましい。この態様によれば、可動部材ごとに対応関係を校正するので、楽器全体として、校正の精度が向上する。
本開示のひとつの態様(態様6)に係る楽器において、前記可動部材は、演奏動作に応じて可動範囲内で変位するK(Kは2以上の整数)個の可動部材のうちの一つであり、前記被検出回路は、前記K個の可動部材と1対1に対応するK個の被検出回路のうち一つであり、前記K個の被検出回路は1対1に対応する前記K個の可動部材に設置され、前記検出回路は、前記K個の被検出回路と1対1に対応する前記K個の検出回路のうちの一つであり、前記校正部は、前記K個の可動部材の各々の位置が前記可動範囲内の前記所定位置である状態において前記K個の検出回路から出力されるK個の検出信号について、前記電圧の平均値を算出し、算出された平均値に基づいて対応関係を校正する。この態様によれば、個別に対応関係を校正する必要がないので、処理負荷が軽減される。
本開示のひとつの態様(態様7)に係る楽器において、前記校正部は、前記平均値に基づいて、前記可動部材が基準位置にある場合における前記検出信号の電圧を推定し、推定された前記検出信号の電圧に基づいて前記対応関係を校正し、前記基準位置は、前記可動範囲内において前記被検出回路と前記コイルとの距離が最小となる位置よりも前記コイルに近い前記可動部材の位置であることが好ましい。
本開示のひとつの態様(態様8)に係る楽器において、前記K個の可動部材は、K個の鍵であることが好ましい。この態様によれば、K個の鍵の取付位置に関するばらつきを校正できる。
本開示のひとつの態様(態様8)に係る楽器において、K個の鍵と、前記K個の鍵に1対1に対応するK個のハンマとを備え、前記K個の可動部材は、前記K個のハンマであることが好ましい。この態様によれば、K個のハンマの取付位置に関するばらつきを校正できる。
100…鍵盤楽器、10…鍵盤、12…鍵、121…端部、122…設置面、14…支持部材、20…検出システム、21…検出回路、211…共振回路、22…被検出回路、221…共振回路、23…駆動回路、30…情報処理装置、31…制御装置、32…記憶装置、34…音源回路、40…放音装置。
Claims (9)
- 固定部材と、
楽器の演奏動作に応じて可動範囲内で前記固定部材に対して変位する可動部材と、
前記可動部材に設置され、磁性体又は導体を有する被検出回路と、
前記固定部材に配置されたコイルを有し、前記被検出回路と前記コイルとの距離に応じた電圧となる検出信号を出力する検出回路と、
検出信号の電圧と可動部材の位置との対応関係に基づいて、前記検出回路から出力された前記検出信号の電圧に応じた前記可動部材の位置を示す位置データを生成する生成部と、
前記可動部材の位置が前記可動範囲内の所定位置である場合の前記電圧の値に基づいて、前記対応関係を校正する校正部と、
を備える楽器。 - 前記所定位置は、前記可動範囲内において前記被検出回路と前記コイルとの距離が最小となる位置である請求項1に記載の楽器。
- 前記所定位置は、前記可動範囲内において前記被検出回路と前記コイルとの距離に対する前記電圧の傾きが最大値から-20%までの数値となる範囲に含まれる請求項1に記載の楽器。
- 前記校正部は、前記可動部材が前記所定位置に位置する場合の前記電圧の値に基づいて、前記可動部材が基準位置にある場合における前記電圧の値を推定し、推定された電圧に基づいて前記対応関係を校正し、
前記基準位置は、前記可動範囲内において前記被検出回路と前記コイルとの距離が最小となる前記可動部材の位置よりも前記コイルに近い、
請求項1から3までのうちいずれか1項に記載の楽器。 - 前記可動部材は、前記演奏動作に応じて可動範囲内で変位するK(Kは2以上の整数)個の可動部材のうちの一つであり、
前記被検出回路は、前記K個の可動部材と1対1に対応するK個の被検出回路のうち一つであり、
前記K個の被検出回路は1対1に対応する前記K個の可動部材に設置され、
前記検出回路は、前記K個の被検出回路と1対1に対応する前記K個の検出回路のうちの一つであり、
前記校正部は、前記K個の可動部材の各々の位置が前記可動範囲内の前記所定位置である状態において前記K個の検出回路から出力されるK個の検出信号の電圧に基づいて、前記K個の可動部材の各々について前記対応関係を校正する、
請求項1から4までのうちいずれか1項に記載の楽器。 - 前記可動部材は、前記演奏動作に応じて可動範囲内で変位するK(Kは2以上の整数)個の可動部材のうちの一つであり、
前記被検出回路は、前記K個の可動部材と1対1に対応するK個の被検出回路のうち一つであり、
前記K個の被検出回路は1対1に対応する前記K個の可動部材に設置され、
前記検出回路は、前記K個の被検出回路と1対1に対応する前記K個の検出回路のうちの一つであり、
前記校正部は、前記K個の可動部材の各々の位置が前記可動範囲内の前記所定位置である状態において前記K個の検出回路から出力されるK個の検出信号について、前記電圧の平均値を算出し、算出された平均値に基づいて対応関係を校正する、
請求項1から3のうちいずれか1項に記載の楽器。 - 前記校正部は、前記平均値に基づいて、前記可動部材が基準位置にある場合における前記検出信号の電圧を推定し、推定された前記検出信号の電圧に基づいて前記対応関係を校正し、
前記基準位置は、前記可動範囲内において前記被検出回路と前記コイルとの距離が最小となる位置よりも前記コイルに近い前記可動部材の位置である、
請求項6に記載の楽器。 - 前記K個の可動部材は、K個の鍵である、請求項5から7までのうちいずれか1項に記載の楽器。
- K個の鍵と、
前記K個の鍵に1対1に対応するK個のハンマとを備え、
前記K個の可動部材は、前記K個のハンマである、
請求項5から7までのうちいずれか1項に記載の楽器。
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