(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
各々押離操作される複数の鍵と、
前記各鍵に対応する可動体を有する複数の力覚発生部と、
前記各鍵に対応して設けられ、非押鍵状態において対応する鍵を離鍵方向に付勢すると共に、前記対応する鍵の押鍵操作に対して慣性力を付与する複数の質量体と、
前記各可動体に対応して設けられ、対応する可動体の動作を検出し、検出信号として出力する複数のセンサと、
前記各センサにより出力された検出信号に基づいてＭＩＤＩ信号を生成するＭＩＤＩ生成手段と、
前記各センサにより出力された検出信号に基づいて前記各力覚発生部の可動体の動作を制御することで前記各鍵の力覚を制御する力覚制御手段と、を有し、
前記各力覚発生部の可動体は、対応する鍵及び質量体間に介在するように設けられ、該対応する鍵を駆動することで、前記対応する質量体の慣性力と協働して該対応する鍵の押離鍵操作に対して力覚を発生させることを特徴とする電子鍵盤楽器。
【請求項２】
前記各力覚発生部の可動体は、それぞれ対応する鍵に連結されて該鍵と常時連動して可動するように設けられることを特徴とする請求項１記載の電子鍵盤楽器。
【請求項３】
各々押離操作される複数の鍵と、
前記各鍵に対応して設けられ、動作して前記対応する鍵を駆動することで、該対応する鍵の少なくとも押鍵操作に対して力覚を発生させる複数の可動体と、
前記各可動体に対応して設けられ、対応する可動体の動作を検出し、検出信号として出力する複数のセンサと、
前記各センサにより出力された検出信号に基づいてＭＩＤＩ信号を生成するＭＩＤＩ生成手段と、
前記各センサにより出力された検出信号に基づいて前記各可動体の動作を制御することで前記各鍵の力覚を制御する力覚制御手段とを有し、
前記複数の可動体、前記複数のセンサ、前記ＭＩＤＩ生成手段及び前記力覚制御手段は、力覚発生ユニットとして一体に構成され、
さらに、前記各鍵に対応して設けられ、非押鍵状態において対応する鍵を離鍵方向に付勢すると共に、前記対応する鍵の押鍵操作に対して慣性力を付与する複数の質量体を有し、前記各可動体は、対応する鍵及び質量体間に介在するように設けられ、該対応する鍵を駆動することで、前記対応する質量体の慣性力と協働して該対応する鍵の押離鍵操作に対して力覚を発生させることを特徴とする電子鍵盤楽器。
【請求項４】
前記力覚発生ユニットは、前記各鍵に押鍵方向への力が付与されるように前記各可動体を動作させるための第１ソレノイドコイルと、前記各鍵に離鍵方向への力が付与されるように前記各可動体を動作させるための第２ソレノイドコイルとを前記各可動体に対応して有し、前記各センサは、それぞれ対応する第１ソレノイドコイル及び第２ソレノイドコイル間に配設されたことを特徴とする請求項３記載の電子鍵盤楽器。
【請求項５】
前記力覚制御手段は、前記検出信号に基づいて前記各鍵に対して押鍵方向または離鍵方向のいずれかへの力が選択的に付与されるように前記可動体を動作させることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の電子鍵盤楽器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可動体で鍵を駆動することで力覚を発生させる電子鍵盤楽器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子鍵盤楽器において、センサにて押鍵操作を検出し、センサの検出信号に基づいてＭＩＤＩ信号を生成したり楽音を発生させたりしたものが知られている。この種の楽器においては、センサとしては鍵の動作を検出するものがあるが、鍵に慣性力を付与する質量体が設けられるものにおいては質量体の動作を検出するものもある。
【０００３】
また、鍵の操作に対して力覚を付与するための力覚発生部を備えた鍵盤楽器も知られている。例えば、下記特許文献１の楽器では、鍵の位置や速度等を検出するセンサと、鍵に対して押鍵反力を付与する力覚発生部とが設けられる。力覚発生部は、ソレノイドコイルとプランジャを備える。そして、センサで鍵の位置や速度等を検出しつつ、それらの検出値に基づきソレノイドコイルに供給する電流値を制御して、適切な反力が発生するように制御する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２２９６４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に示されるような力覚発生部を備え、なおかつ押鍵操作に基づきＭＩＤＩ信号を生成したり楽音を発生させたりする鍵盤楽器を考える場合、力覚制御用とＭＩＤＩ生成用（楽音発生用）とで別々にセンサを配設しなければならない。そのため、構成が複雑化し、楽器のコンパクト化の要請にも反するという問題がある。
【０００６】
本発明は上記従来技術の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、ＭＩＤＩ生成用と力覚制御用とでセンサを共通化して、構成を簡単にし、楽器をコンパクトにすることができる電子鍵盤楽器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために本発明の請求項１の電子鍵盤楽器は、各々押離操作される複数の鍵と、前記各鍵に対応する可動体を有する複数の力覚発生部（４０）と、前記各鍵に対応して設けられ、非押鍵状態において対応する鍵を離鍵方向に付勢すると共に、前記対応する鍵の押鍵操作に対して慣性力を付与する複数の質量体（３０）と、前記各可動体に対応して設けられ、対応する可動体の動作を検出し、検出信号として出力する複数のセンサ（４７）と、前記各センサにより出力された検出信号に基づいてＭＩＤＩ信号を生成するＭＩＤＩ生成手段（５１）と、前記各センサにより出力された検出信号に基づいて前記各力覚発生部の可動体の動作を制御することで前記各鍵の力覚を制御する力覚制御手段（５１）と、を有し、前記各力覚発生部の可動体は、対応する鍵及び質量体間に介在するように設けられ、該対応する鍵を駆動することで、前記対応する質量体の慣性力と協働して該対応する鍵の押離鍵操作に対して力覚を発生させることを特徴とする。
【００１０】
好ましくは、前記各力覚発生部の可動体は、それぞれ対応する鍵に連結されて該鍵と常時連動して可動するように設けられる（請求項２）。
【００１１】
上記目的を達成するために本発明の請求項３の電子鍵盤楽器は、各々押離操作される複数の鍵（２０）と、前記各鍵に対応して設けられ、動作して前記対応する鍵を駆動することで、該対応する鍵の少なくとも押鍵操作に対して力覚を発生させる複数の可動体（４６）と、前記各可動体に対応して設けられ、対応する可動体の動作を検出し、検出信号として出力する複数のセンサ（４７）と、前記各センサにより出力された検出信号に基づいてＭＩＤＩ信号を生成するＭＩＤＩ生成手段（５１）と、前記各センサにより出力された検出信号に基づいて前記各可動体の動作を制御することで前記各鍵の力覚を制御する力覚制御手段（５１）とを有し、前記複数の可動体、前記複数のセンサ、前記ＭＩＤＩ生成手段及び前記力覚制御手段は、力覚発生ユニット（ＦＳ）として一体に構成され、さらに、前記各鍵に対応して設けられ、非押鍵状態において対応する鍵を離鍵方向に付勢すると共に、前記対応する鍵の押鍵操作に対して慣性力を付与する複数の質量体を有し、前記各可動体は、対応する鍵及び質量体間に介在するように設けられ、該対応する鍵を駆動することで、前記対応する質量体の慣性力と協働して該対応する鍵の押離鍵操作に対して力覚を発生させることを特徴とする。
【００１２】
好ましくは、前記力覚発生ユニットは、前記各鍵に押鍵方向への力が付与されるように前記各可動体を動作させるための第１ソレノイドコイル（４１ａ）と、前記各鍵に離鍵方向への力が付与されるように前記各可動体を動作させるための第２ソレノイドコイル（４１ｂ）とを前記各可動体に対応して有し、前記各センサは、それぞれ対応する第１ソレノイドコイル及び第２ソレノイドコイル間に配設される（請求項４）。
【００１４】
なお、上記括弧内の符号は例示である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の請求項１によれば、ＭＩＤＩ生成用と力覚制御用とでセンサを共通化して、構成を簡単にし、楽器をコンパクトにすることができる。また、タッチ感触を自然鍵盤楽器のものに近づけることが容易となる。
【００１８】
請求項２によれば、消音操作についてもより正確に検出することができる。
【００１９】
本発明の請求項３によれば、ＭＩＤＩ生成用と力覚制御用とでセンサを共通化して、構成を簡単にし、楽器をコンパクトにすることができる。また、力覚発生機構の組み付けが容易である。
【００２０】
請求項４によれば、省スペースを図りセンサをコンパクトに配設することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施の形態に係る電子鍵盤楽器の全体構成を示すブロック図である。
【図２】本楽器の鍵盤部の縦断面図である。
【図３】力覚発生ユニットの１つのアクチュエータの構成を示す断面図である。
【図４】鍵の力覚制御機構を示す模式図である。
【図５】力覚制御処理のフローチャートである。
【図６】図５のステップＳ１１４、Ｓ１１７で実行される連打処理、スタッカート処理のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００２４】
図１は、本発明の一実施の形態に係る電子鍵盤楽器の全体構成を示すブロック図である。
【００２５】
本鍵盤楽器において、鍵盤部１０、表示部６２、ＲＯＭ５２、ＲＡＭ５３、操作部６１、記憶装置６３、アクチュエータ４０、通信Ｉ／Ｆ（インターフェイス）５６、音源回路６７及び効果回路６８が、バス６０を介してＣＰＵ５１にそれぞれ接続されている。
【００２６】
さらに、ＣＰＵ５１にはタイマ５５が接続される。ＣＰＵ５１、ＲＯＭ５２、ＲＡＭ５３及びタイマ５５で、主制御部５０が構成される。効果回路６８にはサウンドシステム６９が接続されている。鍵盤部１０、操作部６１は、実際には、それぞれ検出回路を介してバス６０に接続されている。操作部６１には設定操作子が含まれる。通信Ｉ／Ｆ５６には、ＭＩＤＩ（Musical Instrument Digital Interface）機器と通信を行うＭＩＤＩ−Ｉ／Ｆや、ＬＡＮ等の通信ネットワークと接続するための無線及び／又は有線のＩ／Ｆが含まれる。
【００２７】
ＣＰＵ５１は、本楽器全体の制御を司る。ＲＯＭ５２は、演奏データのほか、ＣＰＵ５１が実行する制御プログラムや各種テーブルデータ等を記憶する。ＲＯＭ５２には、後述する力覚付与テーブル８０（図４参照）も格納されている。ＲＡＭ５３は、各種フラグやバッファデータ及び演算結果等を一時的に記憶する。タイマ５５は、タイマ割り込み処理における割り込み時間等の各種時間を計時する。記憶装置６３は、各種楽曲データ、各種データ等を記憶する。
【００２８】
音源回路６７は、演奏データを楽音信号に変換する。効果回路６８は、音源回路６７から入力される楽音信号に各種効果を付与し、サウンドシステム６９が、効果回路６８から入力される楽音信号等を音響に変換する。アクチュエータ４０には位置センサ４７が含まれる。アクチュエータ４０は電磁式であり、その詳細構成については後述する。
【００２９】
図２は、本楽器の鍵盤部１０の縦断面図である。鍵盤部１０は押離操作される黒鍵及び白鍵である鍵２０を複数有するが、図２では、１つの白鍵である鍵２０及びその周辺の構成部品を示していて、黒鍵は示されていない。黒鍵に関する構成部品も白鍵に関するものと同様の構成となっている。
【００３０】
本楽器は平板状のフレーム１１上に、対応して回動可能に配設されたそれぞれ複数の鍵２０及び質量体３０と、各鍵２０及び質量体３０間に配設されたアクチュエータ４０（図１参照）等とを備えて構成されている。以下の脱明では、鍵２０の長手方向（図２の左右方向）のうち、演奏者側（図２の右側）を前側とする。また、左右方向、上下方向については演奏者からみた方向を基準とする。
【００３１】
鍵２０は、フレーム１１上に鍵支点部材１２にて回動可能に支持されている。鍵支点部材１２は、フレーム１１上で鍵２０の配列方向に沿って延びるバランスレール１２ａの上に立設した支点ピン１２ｂを備えており、鍵２０は、支点ピン１２ｂに支持されている。鍵２０は、前端２０ａ及び後端２０ｂが支点ピン１２ｂを中心に上下方向へ回動可能であり、演奏者による押鍵部２０ｃへの押鍵操作に応じて回動するようになっている。また、鍵２０の前端２０ａの下方には、フロントピン１３が立設されている。フロントピン１３は、その上端が鍵２０の裏面側に挿入されており、回動する鍵２０の前端２０ａの横方向の振れを規制するものである。
【００３２】
鍵２０の後端２０ｂの下方には、鍵上限ストッパ２１が設置されており、前端２０ａの下方には、鍵下限ストッパ２２が設置されている。鍵上限ストッパ２１及び鍵下限ストッパ２２は、いずれもフレーム１１の上面に固定されたフェルト等の綬衝材を備えて構成されている。鍵上限ストッパ２１は、非押鍵位置にある鍵２０の後端２０ｂの下面と当接し、鍵２０の回動を非押鍵位置で規制する。一方、鍵下限ストッパ２２は、押鍵終了位置にある鍵２０の前端２０ａの下面と当接し、鍵２０の回動を押鍵終了位置（２点鎖線）で規制する。
【００３３】
鍵支点部材１２より後方のフレーム１１上に、支持部１４が設けられている。この支持部１４は、所定間隔で前後に配置された前壁１４ａと後壁１４ｂとを備えている。前壁１４ａ、後壁１４ｂはいずれも垂直に立設され、フレーム１１上で隣接する鍵２０の間から各鍵２０の真上に張り出して、鍵２０よりも高い位置まで延びている。
【００３４】
支持部１４の前壁１４ａの上端には質量体支点３１が設けられる。質量体３０は、質量体支点３１から後方に延びる直線棒状のシャンク部３２と、シャンク部３２の先端に取り付けられた所定の質量を有する質量部３３とを備えて構成される。質量体支点３１にシャンク部３２が回動自在に支持され、質量体３０は、質量体支点３１を中心に鍵２０の長手方向に沿う垂直面内で上下に回動するようになっている。
【００３５】
支持部１４の後壁１４ｂには、質量体３０の回動を規制するための質量体上限ストッパ３４及び質量体下限ストッパ３５が設けられている。質量体上限ストッパ３４、質量体下限ストッパ３５は、それぞれ質量体３０のシャンク部３２が当接することで、質量体３０の回動の上限位置（２点鎖線で図示）、下限位置を規制する。質量体３０の回動方向としては、下限位置から上限位置までの回動行程が、基本的に鍵２０の押鍵方向への回動行程（非押鍵位置から押鍵終了位置までの行程）に対応する。
【００３６】
質量体３０は、後述する可動体４６を介して鍵２０の回動動作に連動するようになっている。質量体３０は、その自重によって可動体４６を介して鍵２０に慣性力を付与する。一方、アクチュエータ４０は、可動体４６の電磁駆動によって鍵２０に演奏操作に対する反力や助力を付与する。従って、質量体３０とアクチュエータ４０との協働によって、鍵２０に、演奏操作に対する力覚が与えられる。
【００３７】
鍵支点部材１２より後側の鍵２０の上面には突設部２５が突設される。質量体３０のシャンク部３２にはローラ３６が設けられる。各アクチュエータ４０は、対応する突設部２５とローラ３６との間に介在するように設置される。
【００３８】
支持部１４の後壁１４ｂの下半部の前面には１つのプレート７０が固定され、プレート７０の前面に１つの基板７１が配設される。各鍵２０に対応する複数のアクチュエータ４０とプレート７０と基板７１とは一体に構成されてユニット化されている。これを「力覚発生ユニットＦＳ」と称する。基板７１には、図１に示した主制御部５０、音源回路６７、効果回路６８のほか、ソレノイド制御部５８（図４参照）等も電子部品として配設される。
【００３９】
図３は、力覚発生ユニットＦＳの１つのアクチュエータ４０の構成を示す断面図である。各アクチュエータ４０の構成は同様であるので１つの構成を説明する。アクチュエータ４０は、双方向駆動型のアクチュエータであり、上下に可動する可動体４６を備える。可動体４６は、プランジャ４２と台部材４４とから一体的に構成される。プランジャ４２は、柱状の強磁性体からなる胴部４２ａと、胴部４２ａの上端、下端にそれぞれ連結された第１ロッド４２ｂ、第２ロッド４２ｃとを備え、これらの軸芯が、重直方向に沿って一直線状となっている。
【００４０】
プランジャ４２の第１ロッド４２ｂの上端に台部材４４が連結固定されている。ローラ３６の軸方向は鍵２０の配列方向に沿う水平向きであり、ローラ３６の下側面が台部材４４の上面に当接している。強押鍵により質量体３０が可動体４６から解放されて自由回動するときのように、ローラ３６が台部材４４から離間する場合もある。少なくとも非押鍵状態においては、質量体３０の自重により、可動体４６を介して対応する鍵２０が離鍵方向に付勢される。
【００４１】
第２ロッド４２ｃの下端部には、鍵２０の配列方向に沿ったピン７５が固定的に設けられる。一方、鍵２０の上面の突設部２５には、ピン７５が摺動可能な、前後方向に長い長穴２５ａが形成されている。そして、ピン７５が長穴２５ａに、上下方向の遊びを最小限として係合している。これにより、可動体４６と鍵２０とが連動して動作するときに生じる前後方向の位置の相対的な差が吸収され、両者が常時円滑に連結状態を維持する。
【００４２】
胴部４２ａの外周に配設されるボビン４８の周りに、上下に同軸状に並べて往動コイル４１ａ及び復動コイル４１ｂでなる２個のソレノイドコイルが巻装される。往動コイル４１ａ、復動コイル４１ｂの外周には、それらを囲むようにヨーク４０ａ、４０ｂが配設されている。アクチュエータ４０の胴部であるヨーク４０ａの上部４０ａａには、筒状のガイド部４３が固着され、台部材４４がガイド部４３内を上下に摺動可能になっている。
【００４３】
プレート７０は、ほぼ鍵盤全幅に亘る長さを有し、下部の数カ所には爪部７０ａが形成されている。支持部１４の後壁１４ｂの前面の下部には、爪部７０ａに対応する例えば凹部である係合部１４ｂａが形成されている。各爪部７０ａを係合部１４ｂａに係合させた状態で、複数のネジ７２にてプレート７０の上部を後壁１４ｂの上部に螺着することで、プレート７０が支持部１４に固定されている。
【００４４】
基板７１には、上記した主制御部５０、音源回路６７、効果回路６８のほか、その他の電子部品７３、位置センサ４７も配設される。ヨーク４０ａ、４０ｂは、基板７１を貫通した取り付け片７４によって適所でプレート７０に固定されている。位置センサ４７は、基板７１の前面側に配設され、上下方向においては、ヨーク４０ａ、４０ｂ間であって往動コイル４１ａと復動コイル４１ｂとの間に配設される。
【００４５】
位置センサ４７は、プランジャ４２の胴部４２ａの外周面に近接対向している。位置センサ４７に対向する胴部４２ａの面には不図示のグレースケールが施され、光を反射する反射面となる。位置センサ４７は、例えば反射式の光センサであり、光出射部と受光部とを有する。光出射部から出た光が胴部４２ａの反射面で反射し、受光部で受光され、受光量に応じた検出信号が出力される。反射面においては、グレースケールにより、上下方向の各位置の反射光量が連続的に変化するので、位置センサ４７からの出力によって、胴部４２ａ、ひいては可動体４６の位置を一義的に特定することができる。
【００４６】
位置センサ４７の出力からは、位置だけでなく速度の情報も得ることができる。これは、ＣＰＵ５１が、所定の２点間を横切る時間間隔から検出してもよいが、位置を示す値を微分することで得るようにしてもよい。ここで、第２ロッド４２ｃと突設部２５とが常時連結構造であるので、可動体４６の位置や速度が把握できることは、対応する鍵２０の押離鍵方向の位置や速度を把握することにもなる。
【００４７】
アクチュエータ４０は、往動コイル４１ａ、復動コイル４１ｂに駆動電流が供給されることで胴部４２ａに駆動力が働き、可動体４６が上下に駆動されるようになっている。復動コイル４１ｂに駆動電流が供給されると、可動体４６は下側へ付勢される。これにより、突設部２５を介して鍵２０の鍵支点部材１２よりも後方部分に対して下向きの荷重がかかり、離鍵方向への荷重が増加する。この荷重は、押鍵操作に対しては反力となり、離鍵操作に対しては助力となる。一方、往動コイル４１ａに駆動電流が供給されると、可動体４６は上側へ付勢される。これにより、質量体３０と、突設部２５を介して鍵２０の鍵支点部材１２よりも後方部分とに対して、上向きの荷重がかかり、押鍵方向への荷重が増加する。この荷重は、押鍵操作に対しては助力となり、離鍵操作に対しては反力となる。
【００４８】
本実施の形態では、往動コイル４１ａと復動コイル４１ｂとのいずれかに、駆動電流を選択的に供給して、押離鍵操作に対する反力または助力を鍵２０に付与する。この付勢力と、質量体３０から受ける離鍵方向の荷重とが加算された荷重にて、鍵２０の力覚が定まる。
【００４９】
図４は、鍵２０の力覚制御機構を示す模式図である。力覚制御機構は、主制御部５０と、スイッチング回路を含むソレノイド制御部５８を備えている。ソレノイド制御部５８は、主制御部５０の指令に応じてアクチュエータ４０の往動コイル４１ａ、復動コイル４１ｂに駆動用の電流であるＰＷＭ(パルス幅変調)信号を出力する。主制御部５０のＲＯＭ５２に、力覚付与テーブル８０が記憶されている。
【００５０】
力覚付与テーブル８０は、各アクチュエータ４０が発生すべき駆動力のパターンとその駆動力を発生させるための指示値とを記憶したテーブルである。力覚付与テーブル８０としては、押鍵用と離鍵用とが用意されている。大まかには、アクチュエータ４０による駆動力と質量体３０からの慣性力とで、鍵２０の各位置及びその位置での移動速度からみて最適な力覚が生じるように、力覚付与テーブル８０が設定されている。加速度まで考慮したものであってもよい。例えば、自然鍵盤楽器の鍵で感じる力覚と極力近似するようになっているが、それに限られず、応用範囲は広い。
【００５１】
コイル４１ａ、コイル４１ｂに供給する駆動電流の値は、位置センサ４７の出力（位置及び速度の情報）に基づいて、力覚付与テーブル８０（図４参照）を参照して決定される。位置センサ４７の出力である検出信号は、主制御部５０に出力されるようになっている。主制御部５０では、上記検出信号に基づき、力覚付与テーブル８０を参照して、制御信号をソレノイド制御部５８に出力する。ソレノイド制御部５８は、主制御部５０からの制御信号に基づき、アクチュエータ４０の往動コイル４１ａまたは復動コイル４１ｂに駆動電流を供給する（図５のステップＳ１１３）。
【００５２】
この駆動電流は、グランド（Ｇ）と所定電圧（＋）とが交互に切り替わるＰＷＭ信号によって発生する電流であって、デューティ比を変更制御することにより任意の駆動力を発生させることができるようになっている。
【００５３】
ところで、この楽器は、ＲＯＭ５２に記憶された、あるいは外部から入力される演奏データに基づいて自動演奏が行える。また、ＣＰＵ５１は、位置センサ４７から出力される検出信号に基づいてＭＩＤＩ信号を生成し、出力するように制御することもできる。例えば、リアルタイム演奏においては、位置センサ４７の出力を従来の鍵盤楽器において鍵の操作を検出するセンサの出力と同じように扱い、その出力に基づき楽音を発生させる。従って、本楽器では、ＭＩＤＩ信号生成や楽音発生のための鍵２０の動作センサを専用に設けているわけではなく、力覚制御用の位置センサ４７をＭＩＤＩ信号生成用等に共用している。
【００５４】
次に、力覚制御処理を説明する。図５は、力覚制御処理のフローチャートである。本処理は、本楽器の電源投入後にＣＰＵ５１により繰り返し実行される。なお、本処理とは別に、メイン処理が実行される。このメイン処理では、初期化処理、機器設定処理、演奏処理、その他の処理が実行される。図５の処理については、例えば時分割処理により、鍵２０毎に判別や処理が並行してなされる。
【００５５】
まず、位置センサ４７の出力から、現在の可動体４６の位置及び速度の情報を取得する（ステップＳ１０１）。速度の情報には正負の符号が付随するので、可動体４６の移動方向も把握されることになる。可動体４６と鍵２０とは一体に動作する動作系であるので、以降、この動作系の位置及び速度について、代表して「鍵２０の位置、速度」等と表現する。
【００５６】
次に、ステップＳ１１４では、後述する図６（ａ）の連打処理を実行する。次に、上記取得した位置及び速度から、鍵２０が発音位置を押鍵方向に横切ったか否かを判別する（ステップＳ１０２）。ここで、「発音位置」は押鍵方向から所定深さのストローク位置であり、後出の「止音位置」が、発音位置よりも浅いストローク位置である。
【００５７】
また、初期速度を検出する「初速検出位置」、連打を検出する「連打位置」が後出する。初速検出位置は、非押鍵位置から例えば１ｍｍ、３ｍｍの２箇所の位置である。これら各ストローク位置の関係をまとめると、浅い側から順に、止音位置、初速検出位置の浅い側の位置、初速検出位置の深い側の位置、連打位置、発音位置となる。
【００５８】
ステップＳ１０２の判別の結果、鍵２０が発音位置を押鍵方向に横切った場合は、フラグＰＲＥＯＮが「１」に設定されているか否かを判別し（ステップＳ１１５）、「１」に設定されていればステップＳ１１６に進む一方、「１」に設定されていなければフラグＰＲＥＯＮを「１」に設定し（ステップＳ１０３）、ステップＳ１０４に進む。ステップＳ１１６については後に説明する。ステップＳ１０４では、今回、発音位置を横切った状態が所定時間Ｔ（例えば、２０ｍｓ）だけ継続したか否かを判別する。この判別で「ＹＥＳ」となり得るのは、発音位置を押鍵方向に横切る毎に、１回だけである。
【００５９】
その判別の結果、「ＮＯ」と判別された場合は、後述する図６（ｂ）のスタッカート処理を実行して（ステップＳ１１７）、ステップＳ１１３に進み、直近に取得された位置及び速度の情報に基づき力覚制御を実行する。すなわち、力覚付与テーブル８０を参照して、制御信号をソレノイド制御部５８（図４）に出力することで、アクチュエータ４０の往動コイル４１ａまたは復動コイル４１ｂに適切な駆動電流を供給する。一方、「ＹＥＳ」と判別された場合は、ステップＳ１０５に進む。
【００６０】
ステップＳ１０５では、ＭＩＤＩ信号におけるノートオンイベントを生成する。このノートオンイベントにおいては、押鍵操作された鍵２０に対応するノートナンバ、発音位置を横切った時の速度に応じたオンベロシティを設定する。そして、ステップＳ１０６のＭＩＤＩ出力処理で、上記生成したノートオンイベントをＭＩＤＩ信号として出力して、ステップＳ１１７に進む。
【００６１】
ここで、ステップＳ１０６と後述するステップＳ１１１におけるＭＩＤＩ出力処理の内容は、設定されているモードによって異なる。モードは、上記したメイン処理の機器設定処理で設定される。モードには、「リアルタイム演奏モード」、「自動演奏モード」、「外部出力モード」等がある。
【００６２】
まず、リアルタイム演奏モードでは、生成・出力されたＭＩＤＩ信号に基づき、上記のメイン処理の演奏処理において楽音信号が生成される。そして、音源回路６７、効果回路６８、サウンドシステム６９（図１）により、その楽音信号に、設定された効果処理が付加され増幅して出力（発音）される。
【００６３】
自動演奏モードでは、メイン処理の演奏処理で、演奏データが読み出され、それに応じて生成された楽音信号が上記と同様にして発音される。その際、ＭＩＤＩ出力処理で出力されるイベントがある場合は両者の楽音が混合して発音されるようにしてもよい。
【００６４】
外部出力モードでは、通信Ｉ／Ｆ５６のＭＩＤＩ−Ｉ／Ｆを通じて、ＭＩＤＩ信号が外部装置に出力される。なお、いずれのモードの場合も、生成したＭＩＤＩ信号は、ユーザの所望により記憶装置６３に記憶保存することができる。
【００６５】
前記ステップＳ１０２の判別の結果、取得した位置及び速度の情報から、鍵２０が発音位置を押鍵方向に横切ったと判断されない場合は、鍵２０が止音位置を離鍵方向に横切ったか否かを判別する（ステップＳ１０７）。その判別の結果、鍵２０が止音位置を離鍵方向に横切っていない場合は、ＰＲＥＯＮ＝１であるか否かを判別し（ステップＳ１０８）、ＰＲＥＯＮ＝１であれば、発音位置より深い位置で押鍵状態継続中であるので、前記ステップＳ１０４に進む。一方、ＰＲＥＯＮ＝０である場合は、鍵２０が止音位置より浅い位置にあるので、ステップＳ１１７に進む。
【００６６】
例えば、押鍵初期の状態を考えると、ステップＳ１０２→Ｓ１０７→Ｓ１０８→Ｓ１１７→Ｓ１１３と遷移するので、発音を行うことなしに、力覚付与テーブル８０に基づきアクチュエータ４０に駆動電流を供給する処理がなされる。このような、発音を行うことなしに力覚制御がなされる状態は、ステップＳ１０４で「ＹＥＳ」と判定されるまで継続される。
【００６７】
前記ステップＳ１０７の判別の結果、鍵２０が止音位置を離鍵方向に横切った場合は、離鍵操作された当該鍵２０に対応するノートナンバのノートオンイベントが出力された状態となっているか否かを判別する（ステップＳ１０９）。その判別の結果、当該ノートナンバのノートオンイベントが出力された状態でない場合は、ステップＳ１１２に進む一方、出力された状態である場合は、ステップＳ１１０、Ｓ１１１を実行してからステップＳ１１２に進む。当該ノートナンバのノートオンイベントが出力された状態は、例えば、リアルタイム演奏モードでいえば発音継続中であるので、ステップＳ１１０、Ｓ１１１の処理によって、離鍵操作に伴う消音処理が行われることになる。
【００６８】
ステップＳ１１０では、ＭＩＤＩ信号におけるノートオフイベントを生成する。このノートオフイベントにおいては、離鍵操作された鍵２０に対応するノートナンバ、止音位置を横切った時の速度に応じたオフベロシティを設定する。そして、ステップＳ１１１のＭＩＤＩ出力処理で、上記生成したノートオフイベントをＭＩＤＩ信号として出力する。ステップＳ１１２では、フラグＰＲＥＯＮ及びフラグＳＥＱをそれぞれ「０」に設定し、前記ステップＳ１１７に進む。
【００６９】
ところで、発音がなされた後、鍵２０を止音位置までは戻さないが途中まで戻して再度の押鍵がなされる場合がある。そのような場合でも発音がなされるようにするため、図６（ａ）の処理を設けている。また、鍵２０と質量体３０とは分離して回動することが可能であるため、浅いストロークで強い押鍵がされた後に離鍵がなされた場合には、鍵２０自体は押鍵終了位置まで回動しないが、質量体３０は押鍵初期の力で自由に回動していく場合がある。弦が実際に存在する鍵盤楽器においては、このような押鍵態様でも打弦され発音する。ところが、本実施の形態において上記の発音位置を横切ることを発音の必須要件とすると、発音がなされないことになる。そこで、そのような場合にも発音がなされるように、図６（ｂ）の処理を設けている。
【００７０】
図６（ａ）は、図５のステップＳ１１４で実行される連打処理のフローチャートである。まず、連打位置を押鍵方向／離鍵方向横切ったら、それぞれ連打位置オンイベント／オフイベントをＲＡＭ５３に順にストック（格納）する（ステップＳ６０１）。次に、フラグＰＲＥＯＮ＝１で且つ、直前にストックされたイベントが、連打位置オフイベント→連打位置オンイベントの順番となっているか否かを判別する（ステップＳ６０２）。すなわち、ＰＲＥＯＮ＝１の状態で、連打位置を一旦復方向に横切った後に再び往方向に横切ったかどうかを判別する。
【００７１】
その判別の結果、「ＹＥＳ」であればステップＳ６０３でフラグＳＥＱを「１」に設定する一方、「ＮＯ」であればステップＳ６０４でフラグＳＥＱを「０」に設定する。その後、本処理を終了させ、前記ステップＳ１０２に移行する。
【００７２】
図５のステップＳ１１６では、フラグＳＥＱ＝１で且つ、今回、発音位置を横切った状態が所定時間Ｔだけ継続したか否かを判別する。その判別の結果、「ＹＥＳ」であれば前記ステップＳ１０５以降を実行する。これにより、深いストロークでの連打発音がなされる。つまり、ＰＲＥＯＮ＝１の状態で、連打位置を一旦復方向に横切った後に再び往方向に横切った後に、発音位置を横切ってその状態が所定時間Ｔだけ継続すると、再発音がなされる。一方、ステップＳ１１６の判別の結果、「ＮＯ」である場合は、発音処理を行うことなく前記ステップＳ１１３に進む。
【００７３】
図６（ｂ）は、図５のステップＳ１１７で実行されるスタッカート処理のフローチャートである。まず、位置センサ４７の出力から鍵２０の初期速度を取得し、ＲＡＭ５３に記憶させる（ステップＳ６１１）。ここで初期速度は、上記した初速検出位置の浅い側の位置と深い側の位置の２点間を横切る時間間隔から検出される。
【００７４】
次に、初期速度が所定速度ｍｐ以上で、且つ、当該初期速度を取得後、ステップＳ１０２で「ＮＯ」と判別され続けて所定時間ｔＳＴ（例えば、３０ｍｓ）が経過したか否かを判別する（ステップＳ６１２）。所定速度ｍｐは、メゾピアノ程度の押鍵速度に相当する。その判別の結果、「ＹＥＳ」であれば、「速度変換テーブル」を参照し、上記初期速度を通常速度に変換する（ステップＳ６１３）。
【００７５】
ここで、「速度変換テーブル」は、仮に弦が存在するとして、その初期速度で押鍵された場合に、質量体３０が押鍵初期の力で自由に回動して打弦する際の打撃強さが、通常押鍵によって打弦する際の打撃強さと同じとなるように、初期速度を通常速度に変換するためのものである。これはＲＯＭ５２に予め格納されている。所定時間ｔＳＴは、所定速度ｍｐ以上の初期速度で押鍵した場合に質量体３０が打弦するまでの時間間隔を想定して設定される。
【００７６】
次に、ステップＳ６１４では、ＰＲＥＯＮを「１」に設定すると共に、ＭＩＤＩ信号におけるノートオンイベントを生成し、ＭＩＤＩ信号として出力する。これにより、スタッカートのような演奏による発音がなされ得る。このノートオンイベントにおいては、初期速度が検出された鍵２０に対応するノートナンバ、上記変換された通常速度に応じたオンベロシティを設定する。ステップＳ６１２で「ＮＯ」である場合、及びステップＳ６１４の処理後は、本処理を終了させ、前記ステップＳ１１３に移行する。
【００７７】
図５の処理によれば、押鍵操作によって、鍵２０の位置及び速度に応じてＭＩＤＩ信号が生成されると共に、力覚制御がなされる。
【００７８】
また、図６（ａ）の処理により、押鍵終了位置から止音まで戻さずに連打位置まで戻して再度押鍵する場合にも発音がなされるので、トレモロ演奏等、深いストロークでの連打が可能となる。さらに、図６（ｂ）の処理により、発音位置までは押鍵されない浅く強い押鍵であるスタッカートやシンコペーション等の特殊演奏による発音を可能にすることができる。しかも、これらの場合にも、鍵２０の位置及び速度に応じて適切な力覚制御がなされる。
【００７９】
本実施の形態によれば、位置センサ４７の検出信号を、ＭＩＤＩ信号の生成・出力と力覚発生ユニットＦＳの可動体４６の動作制御とに用いるので、ＭＩＤＩ信号生成用と力覚制御用とでセンサを共通化して、構成を簡単にし、楽器をコンパクトにすることができる。
【００８０】
また、アクチュエータ４０は、各鍵２０に対して押鍵方向または離鍵方向のいずれかへの力が選択的に付与されるように可動体４６を動作させるので、押離鍵操作の双方に対して力覚を発生させることができる。
【００８１】
また、アクチュエータ４０は、質量体３０の慣性力と協働して対応する鍵２０の押離鍵操作に対して力覚を発生させるので、タッチ感触を自然鍵盤楽器のものに近づけることが容易となる。
【００８２】
また、鍵２０と可動体４６とは単なる当接でなく、連結されて両者が常時連動して可動するので、可動体４６の位置検出により鍵２０の離鍵時の位置検出（消音操作）も正確に行え、消音処理も正確に行うことができる。
【００８３】
また、可動体４６及び位置センサ４７を含んだ力覚発生部であるアクチュエータ４０と、主制御部５０を含んだ基板７１とは、力覚発生ユニットＦＳとして一体に構成されユニット化されているので、力覚発生機構の組み付けが容易である。力覚発生ユニットＦＳに代えて、力覚発生部の無いユニットを装着すれば、他の構成要素を同じくする力覚発生機能のない機種を生産するのが容易となる。従って、力覚付加機能の有無の違いを有する異機種間で、装着するユニット以外の構成部分（盤２０等）を共用することが容易となる。なお、力覚発生機構の組み付け容易の効果を求めない場合は、主制御部５０は力覚発生ユニットＦＳ以外の箇所に配設してもよい。
【００８４】
また、位置センサ４７は、往動コイル４１ａと復動コイル４１ｂとの間に設けたので、スペースを有効に利用して位置センサ４７をコンパクトに配設することができる。
【００８５】
なお、本実施の形態では、アクチュエータ４０を鍵２０の後部上方に設けたが、鍵２０の前部下方に設けてもよい。その場合、質量体３０についても、アクチュエータ４０の下方に配設すればよい。鍵２０と可動体４６とは常時連結状態であるから、アクチュエータ４０が鍵２０に対して離鍵方向に引っ張り力を働かせる構成とすることも可能である。従って、鍵２０の後部下方にアクチュエータ４０及び質量体３０を配設することも可能である。
【００８６】
なお、位置センサ４７は反射式の光センサを採用したが、これに限られない。可動体４６の位置を検出できればよく、例えば、他の構成の光センサ、あるいは光学以外の方式のセンサであってもよい。
【００８７】
また、可動体４６は鍵２０に常時連結状態であるので、ＭＩＤＩ信号生成用と力覚制御用とでセンサを共通化することに限って言えば、位置センサ４７は、可動体４６及び鍵２０を含んでなる動作系のどこかを検出対象とすればよく、例えば、突設部２５や台部材４４の位置を検出してもよい。結局、上記動作系には、可動体４６及び鍵２０と一体に動作する構成要素が含まれる。
【００８８】
また、可動体４６は鍵２０に常時連結状態であるので、質量体３０を廃止してアクチュエータ４０のみとしても、力覚付与テーブル８０の内容を適切に設定すれば、鍵２０に押離鍵の双方向に力覚を発生させることは可能である。その場合、タッチ感触を自然鍵盤楽器のものに近づけることに関して後退はするが、構成は簡単になる。
【００８９】
また、構成簡単化等のために、離鍵行程における力覚制御や消音処理を正確に行うことを求めない場合は、可動体４６と鍵２０との常時連結は必須でなく、当接関係としてもよい。その場合であっても、質量体３０が自重で可動体４６を鍵２０側に付勢しているので、離鍵行程においても力覚制御や消音処理は実用的な程度に行うことは可能である。
【００９０】
なお、アクチュエータ４０を双方向駆動型に構成することに限れば、ソレノイドコイルは必ずしも２つ必要でなく、１つを設け、駆動電流の方向を切り換えるようにしてもよい。また、可動体４６を上下に変位させる動力としては、ソレノイドコイルに限られず、モータ等の他の機構を用いてもよい。
【符号の説明】
【００９１】
２０  鍵、  ４０  アクチュエータ（力覚発生部）、  ４１ａ  往動コイル（第１ソレノイドコイル）、  ４１ｂ  復動コイル（第２ソレノイドコイル）、  ４６  可動体、  ４７  位置センサ、  ５１  ＣＰＵ（ＭＩＤＩ生成手段、力覚制御手段）、  ＦＳ  力覚発生ユニット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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