JPH0456995A - 電子鍵盤楽器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は電子鍵盤楽器に関し、特に制御された特性を有
する鍵盤を備えた電子鍵盤楽器に関する。

［従来の技術］ ピアノ等の自然楽器の鍵盤はかなり複雑なｍ械的構成を
有し、その寸法も大きなものである。電子鍵盤楽器にお
いては、鍵盤はハンマ等を動かす必要はなく、音高、押
鍵速度等の楽音信号制御に用いられるパラメータを指定
、発生すれば足りる。

音高は鍵位置により、押鍵速度はたとえばツーメイクス
イッチにより得られる。従って、電子楽器の鍵盤の機械
的構成は、自然楽器と比べ、通常大巾に簡略化されてい
る。たとえば、ピアノの鍵は外から見える部分と同じ位
の長さが見えない部分に入り込んでおり、その背後にさ
らにいくつかの機構を備えているのに対し、電子楽器の
鍵は外から見える部分が主要部となっている。また、ピ
アノの鍵が内実な材料で形成されるのに対し、電子楽器
の鍵は通常中空状のグラスチックで形成される。

このような簡単な構成の鍵盤は、そのままでは自然楽器
の鍵盤とは異なるタッチ感等を生じる。

電子楽器の鍵盤のタッチ感を改良しようとする考えは存
在する。たとえば鍵盤のタッチデータを鍵盤にフィード
バックしようとする技術概念が提案されている。

［発明が解決しようとする課題］ 鍵盤のタッチ感を制御する一つの方法は、各鍵に磁石を
取り付け、その近傍に磁極を有する電磁石を組み合わせ
、電磁石のソレノイドに電流を流して吸引力または反発
力を生じさせる方法であろう。

所望のタッチ感制御を行い、かつ電力消費を妥当なもの
とするためには、鍵盤の各鍵に位１センサ等を設け、鍵
が操作（押鍵）された時に、それを検出してその鍵と関
連したソレノイドに制御電流を流すこととなろう、この
場合、もし同時に沢山の鍵が演奏操作されると、それら
の鍵と関連した沢山のソレノイドが同時に並列に電源に
接続され、膨大な電力を必要とすることになる。

ａ盤の鍵を強く叩くと、叩かれた鍵のみでなく他の鍵も
振動する。すると鍵が押されていなくてもセンサが振動
等を検知し、ソレノイドに電流を流そうとする。このた
め、強く鍵を叩いた時には膨大な電流が流れることにな
る。

大電流が流れると、電力消費が増加するのみでなく、電
源の内部抵抗等により電源電圧が下がることも生じる。

本発明の目的は、押鍵に対応して、押鍵された鍵のタッ
チ感のみを選択的に制御することのできる電子鍵盤楽器
を提供することである。

［課題を解決するための手段］ 本発明の電子鍵盤楽器は、音高を指定して演奏操作を行
うための複数の鍵を含む鍵盤と、前記複数の鍵の各々の
鍵操作を検出するための鍵操作検出手段と、前記鍵操作
検出手段の出力信号に基づき、前記鍵のタッチ感を制御
するよう前記鍵に力を作用させるタッチ制御手段とを有
する。

［作用コ 鍵の操作を検出する鍵操作検出手段からの出力信号に基
づき、操作された鍵を検出してその鍵のタッチ制御を行
うため、押鍵された鍵のみのタッチ感が制御される。こ
のため、押鍵されていない多くの鍵に対応する不要な制
御を行なうことが防止でき、省電力が実現できる。

［実施例］ 第１図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に、本発明の実施例によ
る電子楽器の鍵制御部分を示す、電子鍵盤楽器の鍵１は
、支点２に支えられ、指で演奏操作する部分と逆の端に
は磁石４が設けられている。

この磁石４と対向するように電磁石６が配置されている
。！磁石６はソレノイド７とヨーク８を含む、ソレノイ
ド７に直流電流を供給することにより、磁束が発生し、
直流電流の向きによって、磁石４を備えた鍵１に対して
反発力か吸引力か生じる。鍵１の位置は、位置センサ３
で検出される。

位置センサ３の検出信号は、閾値判定部１１に供給され
、闇値と比較され、モニタ信号１５を発生する。このモ
ニタ信号１５はタッチ制御部１２に供給され、タッチ制
御部１２は鍵１の制御をするための制御信号を駆動回路
１３に供給する。駆動回路１３は制御信号に基づき、ソ
レノイド７に所望の制御電流を供給する。

この闇値判定部１１の機能を第１図（Ｂ）に概略的に示
す。

第１図（Ｂ）において、横軸は位置センサの出力電圧を
示し、縦軸はモニタ信号電圧を示す６位置センサの出力
は鍵１の位置を表す、鍵が押し下げられ始めると、位置
センサが出力電圧を発生するが、鍵が所定量押し下げら
れるまでは、位置センサ出力が発生してもモニタ信号は
形成されない。

所定量以上鍵が押し下げられ、それに対応して位置セン
サ出力電圧が闇値を越すと、モニタ信号が形成される。

その後、モニタ信号電圧はほぼ位！センサ出力電圧と比
例した関係で形成される。

モニタ信号１５を受は取ったタッチ制御部１２は、モニ
タ信号に対応して、所望のタッチ感を実現するための制
ｍ信号を駆動回路１３に供給する。

駆動回路１３はタッチ制御部からの制御信号に基づきソ
レノイド７を駆動する電流を出力する。なお、閾値は鍵
を強く叩いた時、他の鍵に生じる振動等によって位１セ
ンサ出力に発生する雑音電圧よりは十分高く設定する。

第１図（Ｃ）は、押鍵操作に基づく位置センサ出力とモ
ニタ信号の信号波形を示す、押鍵操作が始まり、鍵１が
押し下げられるにつれて、位置センサ出力は信号電圧を
増大させる。モニタ信号は位置センサ出力が闇値電圧ま
で増大した後、位置センサ出力にほぼ対応して形成され
る０Ｍ鍵操作の際には、位１センサー出力は離鍵操作に
応じた出力電圧を発生するが、モニタ信号は位置センサ
出力が閾値電圧まで低下すると、急に断ち切られ零にな
る。

第１図に示すような、鍵制御機構を用いることにより、
鍵を強く叩いた場合等に他の鍵が振動してもその振動に
よる位置センサ出力は無視されるため、過大な電流が流
れることが防止される。

第１図の実施例においては、鍵がある深さ以上押し下げ
られた時には、鍵制御部が働いている。

しかし、鍵が最も深い位置まで押し下げられた時には、
鍵は運動をほぼ停止する。この鍵がほぼ静止する間は、
予め定められた反力を発生するようにしておく。

第２図は、本発明の他の実施例による電子鍵盤楽器を示
す、鍵盤の鍵１、鍵の支点２、位置センサ３、磁石４、
電磁石６は、第１図（Ａ）に示すものと同等のものであ
る。鍵盤の鍵の位置を検出する位置センサ３の出力は、
タッチ制御部２０と閾値判定部２１に供給される。タッ
チ制御部２０は、鍵の位置に基づいて、タッチデータＴ
Ｄ、タッチ感を＃Ｉ１１＃するためのＭ＃傷信号を出力
する。

閾値判定部２１は、入力信号といくつかの閾値とを比較
し、比較した結果に基づいて、制御イネーブル信号ＣＥ
、キーオン信号ＫＯＮなどを発生する。

第３図に、鍵盤の鍵の変位とタッチイネーブル信号ＣＢ
、キーオン信号ＫＯＨの波形を示す、鍵盤の鍵が２第３
図上段に示すように、押鍵操作されたとする。鍵盤の鍵
の変位量Ｌ１、Ｌ２は、押鍵操作における二つの閾値を
表す、また、変位量Ｌ３とＬ４は、離鍵操作における二
つの閾値を示す。

第３図中段の制御イネーブル信号は、押鍵操作、離鍵操
作において、それぞれ鍵が変位している主要部分を抽出
し、その間タッチ制御を可能とするための信号を形成し
たものである。すなわち、鍵の変位がＬｌを越えてＬ２
に達するまでＣＥはハイレベルとなる。また、離鍵操作
においては、鍵がＬ３を越えてからＬ４に達するまで、
ＣＥはハイレベルになる。すなわち、押鍵操作において
は、Ｌ１以下の浅い変位、離鍵操作においてはＬ４位下
の浅い変位は無視され、他の鍵の操作等に基づく雑音成
分を排除している。また、押鍵操作し２以上の変位、お
よび離鍵操作のＬ３までの変位は、鍵を最深部に保持し
た状態と同一と見なす、すなわち、鍵が押され続けてい
る状態では、タッチ制御は一定の反力が得られるように
簡略化される。

このため、を流消費を節約することもできる。キーオン
信号ＫＯＮは、鍵が押鍵操作でＬｌのレベルを越え、離
鍵操作でＬ４レベルを割るまで連続的に発生し、楽音発
生を可能とする信号を形成する。すなわち、ＫＯＮがハ
イレベルの間は、実質的に楽音が発生される期間である
。このキーオン信号ＫＯＮがゲート２２に供給され、キ
ーオン信号ＫＯＮがハイレベルの間、タッチ制御部２０
から供給されるタッチ制御信号はゲート２２を通過する
。ゲート２２を通過したタッチ制御信号は、駆動回路２
３に供給され、ソレノイド７を駆動する電流を発生する
。押鍵操作の初期、および離鍵操作の末期においては、
キーオン信号ＫＯＮがローレベルなので、ゲート２２は
閉じた状態にあり、ソレノイド７は駆動されない、この
ため、不要にソレノイドが駆動され、大電流が流れるこ
とが防止される。

なお、タッチ制御部２０からのタッチデータＴＤと閾値
判定部２１からのキーオン信号ＫＯＮは、キーアサイナ
２５に送られ、音高信号と共に発音チャンネルの発音準
備に使用される。キーアサイナ２５でチャンネル処理を
された楽音信号は、音源２６に送られ、楽音を発生する
。

なお、上述の実施例におけるタッチ制御部１２．２０は
、所望に応じ種々の態様の制御を行うことができる。た
とえば、自然楽器のピアノの鍵盤と同等のタッチ感を実
現したり、演奏者の好みにより任意のタッチ感を設定す
ること等ができる。

第４図（Ａ）、（、Ｂ　）にタッチ感制御の例を示す。

第４図（Ａ）は、指に感じる鍵の反発力を示す。

横軸は時間を示す、すなわち、この反発力のエンベロー
プがタッチ感となる。押鍵操作に基づき、初期には弱い
反発力が発生し、続いである深さから押鍵の強さに応じ
、急激に増大する反発力を感じる。ｆｆｆはフォルテシ
モの押鍵を示し、最も強い押鍵に対応する。ｍｆはメゾ
フォルテを表し、普通の押鍵操作に対応する。Ｐはピア
ノを表し、弱い押鍵操作に対応する。鍵がある深さから
さらに押し込まれるに従い、急激に反発力が強まり、ピ
ークを過ぎた後、反発力は急激に減少し、再び少し戻っ
て一定の値となる０反発力のピークは押鍵の強度に対応
している。ピーク値の反発力の減少はピーク高を反映し
ている。一定の反発力は、鍵を最深部に押し込んだ状態
に対応する。離鍵の際には、離鍵の程度に応じ、徐々に
反発力か減少する。

第４図（Ｂ）は、ソレノイドを駆動する駆動電流の波形
を示す、押鍵操作の初期においては、ある一定の電流、
または温かに増加する電流が流れ、弱い反発力を発生さ
せる。やがて、押鍵かある深さまで達すると、駆動電流
は急激に増大し、自然楽器ピアノの鍵に対応した強い反
発力を鍵に発生させる。続いてピアノの鍵の「抜け」に
対応して反発力がピークを過ぎた後、慣性力を表すよう
に、駆動電流は急激に減少される０強い押鍵に対しては
、反発力の減少に続いて吸引力を発生することもある。

このようにして、疑似慣性力を発生させた後、最深部の
押鍵保持に対応させて、予め設定されている一定の保持
を流を流し、程よい反力を与える。離鍵時には、鍵を離
れるに従い、鍵が元の位１に戻るように復帰力を発生さ
せる電流が離鍵速度に対応して流れる。

第３図と対応させて説明すると、鍵の変位がＬｌを越え
るまでの小さな変位の領域においては、鍵は静止状態と
同等であり、鍵を保持し、一定の反発力を生じさせるの
に足りるだけの弱い電流が流れている。鍵の変位がＬｌ
を越えると、押鍵タッチ制御が開始される。これに応じ
て、第４図（Ｂ）に示すような、押鍵操作に応じた強い
電流が供給され、指に強い反発力を感じさせる。ある程
度鍵が動いた時には、鍵に慣性力が発生するように、駆
動電流は急激に減少され、時には逆方向に流されて吸引
力を発生し、鍵の変位がＬ２に達するまで、反発力の制
御が行われる。鍵の変位がＬ２に達すると、鍵は最深部
まで押し込まれたと判断され、タッチ感制御は停止され
る。この間は一定の反発力を生じさせるのに足りる電流
が供給される０Ｍ鍵操作が始まり、鍵の変位がＬ３を割
ると、！ｆ！タヅチＩＩＪａｌが開始され、急激に増大
する電流が供給されて、鍵に復帰力を生じさせる。

Ｍ鍵操作に基づき、鍵がある程度移動すると、鍵に慣性
力が発生するので、対応させてゾレノイド駆動電流は急
激に減少される。離鍵速度か遠い場合は、強い復帰力を
発生し、ｍ盤の復帰を速くし、速い演奏操作を可能にす
る。ゆっくりした１ｌｌｉ＃１に対しては、ゆっくりし
た復帰力が生じる。鍵の変位がＬ４を割ると、鍵は開放
されたと同等に判断され、タッチ制御は終了する。この
状態では、初期の状態と同等に一定の弱い反発力を生じ
させるための弱い電流が流される。

押鍵時の反発力の制御、８８時の反発力の制御は、鍵の
位置、速度、加速度や音色等の設定条件に従って、テー
ブル化したり、一定の演算式によって表現して実行され
る。タッチ制御を行う時は、これらのパラメータに基づ
き、メモリテーブルを参照するか、演算を行うことによ
って、制御信号を形成する。

なお、押鍵時の不感帯を設定するためのレベルＬｌ、離
鍵時の不感帯を設定するためのレベルＬ４、押鍵保持の
状態を設定するためのＬ２、Ｌ３は、音色指定やパネル
操作器等によってプログラマブルにすることができる０
位置センサの出力は、イニシャルタッチコントロール、
アフタータッチコントロール等のための駆動信号として
も使用することかできる。アフタータッチを使用しない
場合は、位置センサを鍵がある深さで作動するスイッチ
で構成してもよい、タッチ制御部のタッチ制御データを
ソレノイドの駆動回路へ供給するゲトをオン・オフ制御
する信号として、閾値判定部で形成されるキーオン信号
を使用したが、キーアサイナでチャンネルアサインした
後の楽音発生用のキーオン信号をゲート制御信号として
用いてもよい、この場合、キーオン信号はチャンネル数
によって制限される。従って、駆動されるソレノイドの
数が発音チャンネルの数に基づいて一定数以下に制限さ
れる。このため、ソレノイド駆動用電源の容量をさらに
小さくすることが可能となる。

押していない時の鍵盤は、なにも力を働かせないと、下
がってしまうため、一定の保持力か必要であるが、その
力は前述のようにソレノイド電流によって与えてもよい
が、他の手段で与えてもよい。

たとえば、スプリングを使用してもよいし、重りを使用
してもよいし、それらを併用してもよい。

また、本実施例では、操作された鍵を検出するのに位置
センサを用いたが、鍵表面に歪センサ、温度センサ等を
設け、鍵操作を検出してもよい。

この場合、鍵に触れた時から省電力のタッチ制御ができ
、非常に効果的である。

以上、実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこ
れらに制限されるものではない、たとえば、種々の変更
、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であ
ろう。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、鍵盤の鍵が操作
されたことを検出して、その鍵のみにタッチコントロー
ルが行われるなめ、所望のタッチ感制御が過大な電流消
費が防止しつつ実行される。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ＞は、本発明の実施例によ
る電子鍵盤楽器を説明するための区であり、第１図＜Ａ
）は構成を示すブロック図、第１図（Ｂ）は閾値判定部
の機能を説明するためのグラフ、第１図（Ｃ）は制御信
号の信号波形を示すグラフ、 第２図は本発明の他の実施例による電子鍵盤楽器を示す
ブロック図、 第３図は、第２図の実施例における押鍵時の鍵盤の変位
と制御信号の波形を示すグラフ、第４図（Ａ）、（Ｂ）
は、タッチ感制御の例を示すグラフであり、第４図（Ａ
）は演奏時指に感じる反発力を示すグラフ、第４図（Ｂ
）はソレノイド駆動電流を示すグラフである。 図において、 Ｅ Ｄ 鍵 支点 位置センサ 磁石 電磁石 ソレノイド ヨーク 閾値判定部 タッチ制御部 駆動回路 モニタ信号 タッチ制御部 閾値判定部 ゲート 駆動回路 キーアサイナ 音源 制御イネーブル信号 タッチデータ ＫＯＮ キーオン信号

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）、音高を指定して演奏操作を行うための複数の鍵
   を含む鍵盤と、 前記複数の鍵の各々の鍵操作を検出するための鍵操作検
   出手段と、 前記鍵操作検出手段の出力信号に基づき、前記鍵のタッ
   チ感を制御するよう前記鍵に力を作用させるタッチ制御
   手段と を有する電子鍵盤楽器。
2. （２）、請求項１において、前記タッチ制御手段は鍵と
   結合した電磁石を含み、押鍵操作および離鍵操作の各所
   定範囲内の変位に応答して前記電磁石に対する駆動電流
   を制御する電子鍵盤楽器。