(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性体によって形成された面であって、所定の摩擦力を生じさせるための表面処理が施された被摩擦面を有しており、支持体に変位可能に支持された操作子と、
前記被摩擦面と対向する位置に前記被摩擦面から隙間をあけて設けられたコイルと、
前記コイルの近傍に設けられ、前記コイルを励磁することによって発生する磁力で前記操作子が前記コイル側に引き寄せられた場合に前記操作子の被摩擦面と当接する摩擦面と、
前記操作子の操作態様を検出し、当該操作態様を示す情報を出力する情報検出手段と、
前記情報検出手段によって出力される情報に応じた駆動電流を前記コイルへ供給する制御手段とを備え、
前記制御手段から供給される駆動電流によって前記コイルが励磁されると、磁力によって前記操作子の被摩擦面が前記摩擦面に圧接し、前記被摩擦面と前記摩擦面の間に生じる摩擦力によって、前記操作子が操作された場合の反力を発生させる
ことを特徴とする操作子の力覚制御装置。
【請求項２】
前記情報は、前記操作子の位置、速度、加速度、加加速度および操作力のうちの少なくとも１つであることを特徴とする請求項１に記載の操作子の力覚制御装置。
【請求項３】
前記摩擦面は、磁界の発生により前記操作子の被摩擦面を吸着する磁気吸着部材によって形成されていることを特徴とする請求項１に記載の操作子の力覚制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、操作子を変位させた際に操作者が操作子から受ける反力を適宜に制御する操作子の力覚制御装置に係り、例えば、電子鍵盤楽器を弾いた際にも、あたかもアコースティックピアノの鍵盤を押しているような感覚を演奏者に与えるなどのバーチャル効果を実現できる技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
アコースティックピアノ等の自然鍵盤楽器は、一般に、押鍵に伴って回動するハンマが弦を打つことにより音が発生する構造であるが、鍵とハンマとの間に介装されたいわゆるアクションと呼ばれる機構によって、演奏者は鍵から独特の反力すなわちタッチ感を指に感じるようになっている。
一方、多種多様な音色の楽音を電気的に合成して発音する電子鍵盤楽器においては、鍵は、一般にスプリングにより復帰力を与えられており、押鍵時にはその復帰力に抗して鍵を操作させるようになっている。したがって、鍵のタッチ感は単純で、かつスプリングの力によって決定し、自然鍵盤楽器とは大いに異なるものである。
【０００３】
そこで、電子鍵盤楽器でも、アクションを備えた自然鍵盤楽器のタッチ感が得られる力覚制御装置が、種々提案されている。
例えば、特開平４−２０４６９７号公報には、押鍵されるに伴って変位する鍵の位置に応じて、予め設定されている反力を、電磁アクチュエータにより鍵を駆動することで付与する技術が開示されている。また、特公平７−１１１６３１号公報に示されるように、鍵の位置に加え、鍵の速度、加速度および操作力といった押鍵時にかかわる複数の動的要素のうちの少なくとも２つの要素を変数とし、それら変数に基づく反力を、電磁アクチュエータにより鍵を駆動することで付与し、自然鍵盤楽器のタッチ感を得るものがある。さらに、特開平７−９９４７５号公報には、鍵と、鍵を回動自在に支持する鍵支持部材のうちの一方に磁界発生部材を、他方に導電体を設けて、１組の誘電電磁型制動手段を構成し、この制動手段で、予め設定されている反力が与えられるよう鍵を制動する技術が示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記電磁アクチュエータを用いた構成では、鍵の往復動すなわちレストポジションからストロークエンド、ストロークエンドからレストポジションの２方向の駆動力を鍵に与えれば、タッチ感の再現を高精度で達成できる。ところが、特開平４−２０４６９７号公報の場合は、押鍵時に反力を与える１方向ソレノイド型の電磁アクチュエータであるから２方向の駆動制御が行えず、２方向の駆動制御を行うためには、作動方向を互いに逆向きにした２つの電磁アクチュエータを用いる必要が生じる。この点、特公平７−１１１６３１号公報のものは、電磁アクチュエータは、２方向ソレノイド型であるため１つでよい構成である。しかしながら、いずれの場合も２方向の駆動制御を行う故、電磁アクチュエータの駆動回路が複雑化し、コストアップを招くといった問題があった。また、電磁アクチュエータを２つ用いる場合には、それだけ装置が大型化し、組み込む上でスペース的な制約が生じてしまう。
【０００５】
一方、上記特開平７−９９４７５号公報に示される誘導電磁型制動手段は、鍵を磁力で制動するものであり、直接鍵を制動しないので、大きな制動力および高い応答性を得ることができず、実用的でないといった欠点があった。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、構造が簡単で小型化およびコストダウンが図れるとともに実用性の高い操作子の力覚制御装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載の操作子の力覚制御装置は、磁性体によって形成された面であって、所定の摩擦力を生じさせるための表面処理が施された被摩擦面を有しており、支持体に変位可能に支持された操作子と、前記被摩擦面と対向する位置に前記被摩擦面から隙間をあけて設けられたコイルと、前記コイルの近傍に設けられ、前記コイルを励磁することによって発生する磁力で前記操作子が前記コイル側に引き寄せられた場合に前記操作子の被摩擦面と当接する摩擦面と、前記操作子の操作態様を検出し、当該操作態様を示す情報を出力する情報検出手段と、前記情報検出手段によって出力される情報に応じた駆動電流を前記コイルへ供給する制御手段とを備え、前記制御手段から供給される駆動電流によって前記コイルが励磁されると、磁力によって前記操作子の被摩擦面が前記摩擦面に圧接し、前記被摩擦面と前記摩擦面の間に生じる摩擦力によって、前記操作子が操作された場合の反力を発生させることを特徴としている。
【０００８】
本発明の請求項２に記載の操作子の力覚制御装置は、前記情報が、前記操作子の位置、速度、加速度、加加速度および操作力のうちの少なくとも１つであることを特徴としている。
【０００９】
本発明の請求項３に記載の操作子の力覚制御装置は、前記摩擦面が、磁界の発生により前記操作子の被摩擦面を吸着する磁気吸着部材によって形成されていることを特徴としている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
（１）第１の実施形態（電子鍵盤楽器）
第１の実施形態は、本発明を電子鍵盤楽器に適用したものであり、まずその構成から説明する。
図１ないし図３は、電子鍵盤楽器の鍵盤を構成する鍵ユニット１を示し、図４は本実施形態の力覚制御装置の構成を示すブロック図である。
【００１１】
鍵ユニット１は、鍵盤フレーム２に多数並べて固定され、鍵盤を構成する。図３は鍵ユニット１の組立分解図であり、この図に示すように、鍵ユニット１は、鍵（操作子）１０と、鍵１０を回動自在に支持する電磁アクチュエータ（制動手段）２０と、鍵１０と電磁アクチュエータ２０の間に介装される保護シート３０と、電磁アクチュエータ２０を支持するブラケット４０との組み合わせで構成されている。この鍵ユニット１は、図１に示すように、ブラケット４０が鍵盤フレーム２にビス４１で固定されることにより鍵盤フレーム２にセットされる。この状態で、鍵１０は前方すなわち演奏者側に延びており、以下の説明で前後左右あるいは上下といった方向は、鍵盤フレーム２にセットされた状態における方向と定義する。
【００１２】
鍵１０は、前端部に操作部１２が形成された細長い板状のレバー部１１が主体で、レバー部１１の後端部に、回動支点部となる円盤状のロータ部１３が形成されている。この場合、少なくともロータ部１３の左側の面が磁性体でできていればよい。したがって、レバー部１１を樹脂等の非磁性体で形成し、このレバー部１１に磁性体で形成したロータ部１３を接合したり、ロータ部１３の左側の面に磁性体を固着するなどの構成が採られる。ロータ部１３の一側面（この場合左側の面）の中央には、挿通孔１４ａを有するボス１４が突出している。その一側面における外周部には、所定の摩擦力を生じせしめる被摩擦面（被摩擦部）１５が形成されている。ロータ部１３の近傍における下側には、斜め下向き後方（ロータ部１３側）に延びる突起１６が形成されている。また、ロータ部１３の周面であってレバー部１１の延長上にあたる部分には、シャッタ片１７が設けられている。このシャッタ片１７は、下端から上端に向かうにしたがって幅が大きくなり、かつ端縁がロータ部１３よりも曲率の小さい変形扇状に形成されたものである。保護シート３０は、中央に挿通孔３０ａを有する環状のものである。
【００１３】
電磁アクチュエータ２０は、磁性体からなるステータヨーク（支持体，吸着部材）２１と、ステータヨーク２１にはめ込まれるソレノイドコイル２２とから構成されている。ステータヨーク２１は、有底筒状で、内部底面の中心に、軸方向に延びるピン２３が突設され、外周部には、接線方向に突出する一対の取付片２４が形成されている。ソレノイドコイル２２は、ボビン２５にコイル２６が巻かれたもので、ボビン２５中央の挿通孔２５ａにステータヨーク２１のピン２３が挿入されてステータヨーク２１内に収められる。
【００１４】
ブラケット４０は、図１に示すように、底板部４２と背板部４３とを有する断面略Ｌ字状のもので、底板部４２の表面には、ステータヨーク２１の取付片２４がはめ込まれるホルダ４２ａが形成され、さらに前端部には、コイル状のスプリング４４が装着されている。背板部４３の内側（前側）には、背板部４３と平行にセンサシート４５が取り付けられ、このセンサシート４５の前面には、回動する鍵１０の位置を検出する位置センサ（情報検出手段）４６が設けられている。この位置センサ４６は、フォトインタラプタ等が用いられる。
【００１５】
上記鍵１０、電磁アクチュエータ２０、保護シート３０およびブラケット４０は、次のように組み立てられて鍵ユニット１となる。
まず、ステータヨーク２１の取付片２４をホルダ４２ａにはめ込む。これで、ステータヨーク２１はブラケット４０に固定される。一方、保護シート３０の挿通孔３０ａに鍵１０のロータ部１３のボス１４を通し、さらに、このボス１４をソレノイドコイル２２のボビン２５の挿通孔２５ａに通す。次いで、ボス１４の挿通孔１４ａをステータヨーク２１のピン２３にはめてソレノイドコイル２２をステータヨーク２１内に収めるとともに、ソレノイドコイル２２のボビン２５をステータヨーク２１に固定する。この後、突起１６をスプリング４４の先端部に挿入する。保護シート３０は、回動自在なロータ部１３がソレノイドコイル２２に直接接触することでソレノイドコイル２２を損傷させることを防ぐために設けられたもので、外径が、ソレノイドコイル２２のそれとほぼ同等もしくは若干小さく設定されており、ソレノイドコイル２２とともにステータヨーク２１内に収められる。この状態で、ロータ部１３の被摩擦面１５は、きわめて小さい磁気ギャップを挟んでステータヨーク２１の外周端面（摩擦部）２１ａに対向し、磁気ギャップの分、ロータ部１３はピン２３に沿って移動可能となっている。したがって、鍵１０全体が横方向に動くようになってはいるが、その動きは、鍵１０を操作しているときの指にガタなどとは感じない程度の僅少なものである。
【００１６】
このように組み立てられた鍵ユニット１は、ブラケット４０の底板部４２がビス４１で鍵盤フレーム２に固定されることにより、鍵盤フレーム２にセットされる。このセット状態で、鍵１０は、ステータヨーク２１のピン２３を軸に回動するが、その回動範囲は、鍵盤外装材４に固定されたキーレストフェルト５と、ブラケット４０の底板部４２に固定されたキーエンドフェルト６とで規制される。キーエンドフェルト６には、レバー部１１に設けられたストッパ７が当たるようになっている。そして、スプリング４４とキーレストフェルト５によって、前方に水平に延びるレスト位置が決定される。このレスト位置から鍵１０の操作部１２を押す、すなわち押鍵すると、スプリング４４の反力を受けながら鍵１０はストロークエンドまで（ストッパ７がキーエンドフェルト６に当たるまで）下向きに回動し、押す力を弱めてスプリング４４の力が勝るか、あるいは鍵１０を離すかすると、鍵１０は上向きに回動し、最終的にレスト位置に戻る。
【００１７】
また、鍵１０の回動に伴って前記シャッタ片１７が位置センサ４６を通過することにより、鍵１０の位置がどこにあるかが常に検出されるようになっている。位置センサ４６は、前述のようにフォトインタラプタ等が用いられ、光源からのビームが発光部から受光部に出射されており、回動する鍵１０に伴って移動するシャッタ片１７が、ビームの光軸を横断するようになっている。シャッタ片１７がビームを横断する面積すなわち受光部の受光量は、鍵１０の回動に伴って刻々変化する。受光部には、フォトトランジスタ等の図示せぬ光電変換器が接続されており、この光電変換器は、受光部の受光量に対応する電流を出力する。その出力電流の変化が、押鍵された鍵１０の位置を示す位置情報として出力される。この位置情報は、押された鍵１０の検出、押鍵／離鍵の判別、鍵速度の検出などにも利用され、鍵１０が押されると、出力された位置情報に基づきそれに応じた楽音が音源より発生される。なお、楽音の音色は、各種選択できるようになっている。
【００１８】
前記電磁アクチュエータ２０は、ソレノイドコイル２２に駆動電流が供給されると、ソレノイドコイル２２の断面を巡回する磁場が発生し、その磁場により、ステータヨーク２１とロータ部１３は、軸方向に沿って互いに吸引される。ところが、この場合、ステータヨーク２１はブラケット４０に固定されているので、ロータ部１３がステータヨーク２１に吸引され、ステータヨーク２１の外周端面２１ａに、ロータ部１３の被摩擦面１５が吸着して圧接する。これによって、鍵１０の回動が規制される、すなわち鍵１０が制動されることになる。なお、ロータ部１３がステータヨーク２１に吸引されることにより鍵１０全体がステータヨーク２１側に移動するが、その動きは、前述のように鍵１０を操作する指に感じない程度の僅少なものである。鍵１０に対する制動力は、ソレノイドコイル２２に供給される駆動電流によって変化し、その駆動電流は、回動する鍵１０の位置に応じて変化するように制御される。このように、電磁アクチュエータ２０により鍵１０が制動されると、鍵１０を操作している指は制動力に応じた抵抗感すなわち反力を感じ、この反力が、タッチ感として演奏者の指に認識されることになる。
【００１９】
本実施形態の力覚制御装置は、図４に示すように、位置センサ４６と、位置センサ４６による鍵１０の位置情報が供給されるとともに、複数のタッチ感がパターン化されたタッチテーブルが記憶されたメモリ（記憶手段，制動制御手段）５０と、メモリ５０内の１つのタッチテーブルを選択するためのタッチセレクタ５１と、選択されたタッチテーブルに応じた駆動電流を電磁アクチュエータ２０のソレノイドコイル２２に供給する駆動回路（制動制御手段）５２とを有している。メモリ５０内に記憶される複数のタッチテーブルのうちの少なくとも１つは、アコースティックピアノのアクションによって生じる反力に基づいて形成されており、その反力が、電磁アクチュエータ２０で鍵１０が制動されることにより再現されるわけである。なお、タッチテーブルは、スプリング４４によって発生する反力も考慮して作成される。
【００２０】
次いで、上記力覚制御装置による鍵１０の力覚駆動作用を説明する。
演奏者は、タッチセレクタ５１で好みのタッチ感がパターン化された１つのタッチテーブルを選択する。演奏により鍵１０が押されると、鍵１０の位置が位置センサ４６により検出され、鍵１０の位置情報が、メモリ５０に供給される。次に、鍵１０の位置によって、その位置にある鍵１０の反力をどの程度にするかが、選択されたタッチテーブルに基づき決定され、その反力に見合った制動力が鍵１０に与えられるように、駆動回路５２からソレノイドコイル２２に駆動電流が供給される。すると、その駆動電流に応じた強さでロータ部１３がステータヨーク２１の外周端面２１ａに吸着・圧接し、鍵１０が制動される。このように鍵１０が制動されると、相応の反力が鍵１０に生じ、演奏者は鍵１０の位置に応じたタッチ感を得る。そして、このタッチ感は、鍵１０の回動に伴い、その位置ごとにタッチテーブルに従って連続的に得られる。
【００２１】
上記力覚制御装置によれば、電磁アクチュエータ２０により鍵１０を制動して鍵１０に反力を与える構成であり、その制動力は、押鍵時と離鍵時の双方向とも、電磁アクチュエータ２０により１方向に作用する磁気吸引力を制御することで発生する。したがって、従来のように電磁アクチュエータを２方向制御する場合と比べると、駆動回路５２が単純化するので、コストダウンおよび装置のコンパクト化が図られるとともに、デザインの自由度が向上する。また、きわめて小さな磁気ギャップを挟んでステータヨーク２１により鍵１０を直接制動するので、鍵１０に対する制動力が大きい。このため、電磁アクチュエータ２０は比較的小さいものであっても鍵１０を制動することができ、よって、コンパクト化が促進されるとともに、高い応答性が得られて実用性に富むものとなる。
【００２２】
なお、上記第１の実施形態の各タッチテーブルにおいて、各鍵ごとあるいは複数の鍵ごとに、鍵の位置に応じた反力を記憶するとともに、押された鍵によってタッチテーブルを参照するようにすれば、各鍵ごとあるいは複数の鍵ごとに異なるタッチ感が得られる。
【００２３】
（２）第２の実施形態（電子鍵盤楽器）
次に、上記第１の実施形態における鍵１０に、前記電磁アクチュエータ２０によって鍵１０に作用する制動力を検出する歪みゲージを設けた第２の実施形態を説明する。
図５に示すように、上記と同様の鍵１０の下面には、鍵１０の操作によって弾性変形する弾性片６０が設けられている。この弾性片６０は、鍵１０の表面に固着され、その表面に、歪みゲージ（情報検出手段）６１が取り付けられている。この歪みゲージ６１は、弾性片６０に生じる歪みの程度によって、電磁アクチュエータ２０によって鍵１０に作用する反力を検出する。その反力信号は、サーボアンプ（制動制御手段）６２に入力される。
【００２４】
第２の実施形態の力覚制御装置は、図６に示すように、第１の実施形態の力覚制御装置に、前記歪みゲージ６１およびサーボアンプ６２が付加された構成である。サーボアンプ６２には、メモリ５０からタッチテーブルのデータが供給され、そのデータに基づく鍵１０の位置情報と、歪みゲージ６１で検出された鍵１０に作用する反力信号とが供給される。そして、反力信号が、位置情報に見合ったものであるかがサーボアンプ６２により比較され、双方の信号が符合する場合は、そのままの位置情報が駆動回路５２に供給される。また、符合しない場合には、サーボアンプ６２により反力信号が位置情報に見合ったものになるように位置情報が補正され、その補正された位置情報が駆動回路５２に供給される。すなわち、本実施形態では、電磁アクチュエータ２０によって鍵１０に作用する制動力が、常にタッチテーブルに基づくものになるようにフィードバック制御される。したがって、鍵１０のタッチ感がより高い精度で再現される。
【００２５】
図７は、上記鍵盤を応用して構成された電子ピアノである。この電子ピアノは、コ字状に形成されたフレーム７０の上側の前面に、複数の鍵ユニット１からなる鍵盤が組み込まれ、フレーム７０の下側には、楽音に効果を与える２つのペダル７１が取り付けられている。各ペダル７１は、上記鍵１０と同様の構造で所望のタッチ感が得られるようになっている。上記第１実施形態もしくは第２実施形態を応用することにより、このような斬新なイメージの電子ピアノをデザインすることも可能である。
【００２６】
（３）第３の実施形態（ダイアル）
次に、本発明をダイアルに適用した第３の実施形態を、図８を参照して説明する。
図８は、ダイアル（操作子）８０およびこのダイアル８０に反力を与える力覚制御装置の構成を示している。図中符号９０は、実際にダイアル８０に反力を与える電磁アクチュエータ（制動手段）である。この電磁アクチュエータ９０は、固定状態のステータヨーク（支持体，吸着部材）９１内にソレノイドコイル９２が固定されて収められたものである。ダイアル８０は、笠状のフランジ部８１の表側につまみ部８２が一体成形されたものである。フランジ部８１の裏側には、磁性体からなる円盤状のロータベース８３が固定されている。このロータベース８３の両面の中心からは、突起８４と、磁性体からなる回動軸８５とがそれぞれ延びており、突起８４がダイアル８０の裏側の中心に埋め込まれ、ねじ止めあるいは接着等の手段でダイアル８０に固定されている。ダイアル８０は、ロータベース８３をソレノイドコイル９２に対向させて、回動軸８５をステータヨーク９１のピン９３に形成されている挿通孔９３ａに通すことにより、ステータヨーク９１に回動自在にかつピン９３に沿って移動自在に組み込まれている。なお、ロータベース８３におけるソレノイドコイル９２の外周端面（摩擦部）９２ａへの対向面には、被摩擦面（被摩擦部）８３ａが形成されている。ロータベース８３の回動軸８５は、ステータヨーク９１の挿通孔９３ａを貫通し、さらにエンコーダ９４を貫通して巻きバネ９５に係合されており、ダイアル８０は、巻きバネ９５により常に左回動方向に付勢されている。この状態で、ロータベース８３の被摩擦面８３ａは、きわめて小さい磁気ギャップを挟んでステータヨーク２１の外周端面９２ａに対向し、ロータベース８３およびダイアル８０は、磁気ギャップの分、ピン９３に沿って移動可能となっている。磁気ギャップによって生じる軸方向へのダイアル８０の移動は、ダイアル８０を操作しているときの指にガタなどとは感じない程度の僅少なものである。
【００２７】
ダイアル８０は、右方向に回動させることで所定の作用をなし、ダイアル８０を離すと巻きバネ９５の力で元の位置に復帰する。そして、電磁アクチュエータ９０のソレノイドコイル９２に駆動回路（制動制御手段）１００から駆動電流が供給されると、ロータベース８３がステータヨーク９１側に吸着・圧接する。これによって、ダイアル８０が制動される。
【００２８】
エンコーダ９４内におけるロータベース８３の回動軸８５には、軸方向に沿って延びる多数の溝８５ａが周方向に等間隔に形成されている。エンコーダ９４は、溝８５ａの数を数え、かつその回動方向（右回りか左回りか）を認識することにより、回動するダイアル８０の位置を検出する。エンコーダ９４で検出されたダイアル８０の位置情報は、メモリ（記憶手段，制動制御手段）１０１に供給される。
【００２９】
メモリ１０１内には、ダイアル８０を回動させるときに得たい複数のタッチ感がパターン化されたタッチテーブルが記憶され、それらタッチテーブルのうちの１つが、タッチセレクタ１０２で選択される。メモリ１０１に記憶されるタッチテーブルは、例えば、ダイアル８０を回すに従って抵抗が強くなったり、あるいは、細かい周期で抵抗感が断続するいわゆるクリックを感じたりといったような、様々なパターンが用いられる。
【００３０】
次いで、上記力覚制御装置によるダイアル８０の力覚駆動作用を説明する。
操作者は、タッチセレクタ１０２で好みのタッチテーブルを選択する。ダイアル８０が右に回されると、ダイアル８０の位置がエンコーダ９５により検出され、ダイアル８０の位置情報が、メモリ１０１に供給される。次に、ダイアル８０の位置によって、その位置にあるダイアル８０の反力をどの程度にするかが、選択されたタッチテーブルに基づき決定され、その反力に見合った制動力がダイアル８０に与えられるように、駆動回路１００からソレノイドコイル９２に駆動電流が供給される。すると、その駆動電流に応じた強さで、ロータベース８３がステータヨーク９１の外周端面２１ａに吸着・圧接し、これによってダイアル８０が制動される。このようにダイアル８０が電磁アクチュエータ９０で制動されると、相応の反力がダイアル８０に生じ、操作者はダイアル８０の位置に応じたタッチ感を得る。そして、このタッチ感は、ダイアル８０の回動に伴い、その位置ごとにタッチテーブルに従って連続的に得られる。
【００３１】
（４）第４の実施形態（パイプオルガンのストップレバー）
次に、本発明をパイプオルガンのストップレバーに適用した第４の実施形態を、図９ないし図１１を参照して説明する。
図９の符号１１０は、パイプオルガンのエンクロージャ（支持体）１１１に対し前後方向にスライド自在に支持されたストップレバー（操作子）である。このストップレバー１１０は、パイプオルガンのパイプを発音させる気流の流路を開閉し、かつ気流の流量を調節するもので、後方に押すと流路が閉じ、手前に引くと開くようになっている。
【００３２】
ストップレバー１１０は断面正方形状で、エンクロージャ１１１内におけるその下方には、電磁アクチュエータ（制動手段）１２０が配置されている。電磁アクチュエータ１２０は、断面が、コ字状の両端に鍔を有するような形状の固定ヨーク（吸着部材）１２１と、この固定ヨーク１２１に巻かれたソレノイドコイル１２２とから構成されている。固定ヨーク１２１は、例えば、図１０および図１１に示すように、一対のヨーク片１２１Ａ、１２１Ｂからなり、これらヨーク片１２１Ａ、１２１Ｂを、ソレノイドコイル１２２の内部に重ね合わせて挿入することにより、電磁アクチュエータ１２０が構成される。電磁アクチュエータ１２０は、図１１に示すように、固定ヨーク１２１の開放側の上面がストップレバー１１０に向けられ、図示せぬフレーム等に固定されている。ストップレバー１１０に対向する固定ヨーク１２１の両端面１２１ａ、１２１ｂは、摩擦面（摩擦部）となっている。一方、ストップレバー１１０の下面には、摩擦面１２１ａ、１２１ｂとごく僅かな隙間（磁気ギャップ）をあけて磁性体からなる可動ヨーク１２３が固定されている。可動ヨーク１２３の下面には、前記摩擦面１２１ａ、１２１ｂに摺接する被摩擦面（被摩擦部）１２３ａが形成されている。ストップレバー１１０においては、ストローク範囲内においての位置が、位置センサ（情報検出手段）１２４によって検出されるようになっている。
【００３３】
前記ソレノイドコイル１２２に駆動電流が供給されると、励磁された固定ヨーク１２１に可動ヨーク１２３が吸引され、固定ヨーク１２１の摩擦面１２１ａ、１２１ｂに可動ヨークの被摩擦面１２３ａが吸着・圧接する。これによって、ストップレバー１１０に制動がかかるようになっている。その制動力は、駆動回路（制動制御手段）１２５からソレノイドコイル１２２に給電される駆動電流によって変化し、かつその駆動電流は、位置センサ１２４で検出されるストップレバー１１０の位置情報に応じて変化するように設定されている。
【００３４】
位置センサ１２４によって検出されるストップレバー１１０の位置情報は、メモリ（記憶手段，制動制御手段）１２６に供給される。メモリ１２６内には、ストップレバー１１０をスライドさせるときに得たい複数のタッチ感がパターン化されたタッチテーブルが記憶され、それらタッチテーブルのうちの１つが、タッチセレクタ１２７で選択される。メモリ１２６に記憶されるタッチテーブルは、例えば、ストップレバー１１０を押すに従って抵抗が強くなったり、あるいは、段階的に抵抗感が発生したりといったような、様々なパターンが用いられる。
【００３５】
次いで、第４の実施形態による鍵の力覚駆動作用を説明する。
パイプオルガンの演奏者は、タッチセレクタ１２７で好みのタッチテーブルを選択する。ストップレバー１１０が操作されると、その位置が位置センサ１２４により検出され、ストップレバー１１０の位置情報が、メモリ１２６に供給される。次に、ストップレバー１１０の位置によって、その位置にあるストップレバー１１０の反力をどの程度にするかが、選択されたタッチテーブルに基づき決定され、その反力に見合った制動力がストップレバー１１０に与えられるように、駆動回路１２５からソレノイドコイル１２２に駆動電流が供給される。すると、励磁された固定ヨーク１２１に可動ヨーク１２３が吸引され、固定ヨーク１２１の摩擦面１２１ａ、１２１ｂに可動ヨーク１２３の被摩擦面１２３ａが吸着・圧接する。これによって、ストップレバー１１０が制動される。このようにストップレバー１１０が固定ヨーク１２１で制動されると、相応の反力がストップレバー１１０に生じ、操作者はストップレバー１１０の位置に応じたタッチ感を得る。
【００３６】
（５）第５の実施形態（ディスクブレーキ装置）
次に、本発明をディスクブレーキ装置に適用した第５の実施形態を、図１２および図１３を参照して説明する。
これら図の符号１３０、１４０は、それぞれディスクブレーキ装置のロータおよびキャリパである。ロータ１３０は、軸心に固定された回動軸１３１がハンドル（操作子）１３２を介して操作者の手で回動させられ、その回動がキャリパ１４０で制動されるようになっている。ロータ１３０においては、その回動位置が位置センサ１５１で検出されるようになっている。キャリパ１４０は、磁性体からなる固定アーム１４１と、この固定アーム１４１に形成された支持片１４２の先端部にピン１４９を介して回動するよう取り付けられた磁性体からなる可動アーム（吸着部材）１４３とから構成されている。可動アーム１４３は、僅かな回動角度で回動し、図示せぬねじりバネにより、常にロータ１３０から離れる開方向に付勢されている。可動アーム１４３が固定アーム１４１側に回動すると、両アーム１４１，１４３がロータ１３０を挟み、これによってロータ１３０が制動されるようになっている。両アーム１４１，１４３のロータ１３０への対向面１４１ａ，１４３ａは摩擦面（摩擦部）として形成され、これら摩擦面１４１ａ，１４３ａが摺接するロータ１３０の両面外周部が、被摩擦面（被摩擦部）１３０ａとなっている。
【００３７】
固定アーム１４１は磁性体からなり、その支持片１４２には、ソレノイドコイル１６０が巻かれている。そして、固定アーム１４１、可動アーム１４３およびソレノイドコイル１６０により、電磁アクチュエータ（制動手段）１６１が構成されている。この電磁アクチュエータ１６１のソレノイドコイル１６０に、駆動回路（制動制御手段）１５９から駆動電流が供給されると、可動アーム１４３がねじりバネに抗して固定アーム１４１に吸引されて回動し、その結果として、両アーム１４１，１４３の摩擦面１４１ａ，１４３ａがロータ１３０の被摩擦面１３０ａに吸着・圧接する。すなわち、両アーム１４１，１４３がロータ１３０を挟み、これによって、ロータ１３０の回動が制動されるようになっている。その制動力は、ソレノイドコイル１６０に給電される駆動電流によって変化し、その駆動電流は、ロータ１３０の回動位置に応じて変化するように設定されている。このように、電磁アクチュエータ１６１によりロータ１３０が制動されると、ロータ１３０に対する制動力に応じた抵抗感すなわち反力を感じ、これがタッチ感としてハンドル１３２を回している操作者の手に認識されることになる。
【００３８】
位置センサ１５１によって検出されるロータ１３０の回動位置情報は、メモリ（記憶手段，制動制御手段）１６２に供給される。メモリ１６２内には、ハンドル１３２を回すときに得たい複数のタッチ感がパターン化されたタッチテーブルが記憶され、それらタッチテーブルのうちの１つが、タッチセレクタ１６３で選択される。メモリ１６２に記憶されるタッチテーブルは、例えば、ハンドル１３２を回すに従って抵抗がリニアに強くなったり、あるいは、その抵抗感が二次元的に上昇したりといったような、様々なパターンが用いられる。
【００３９】
固定アーム１４１には、一対のコ字状の板バネ１４５が、互いに対向するようにして一体に固定されており、これら板バネ１４５が、図１３に示すように、フレーム等の取付部１７０に、この取付部１７０を挟む状態で固定されている。板バネ１４５は、各アーム１４１、１４３がロータ１３０を挟んで制動すると、ロータ１３０の回転方向に若干たわむようになっている。そして、一方の板バネ１４５には、そのたわみを検出する歪みゲージ（情報検出手段）１６５が取り付けられている。電磁アクチュエータ１６１によってロータ１３０に作用する反力は歪みゲージ１６５で検出され、その検出信号である反力信号が、サーボアンプ（制動制御手段）１６６に供給される。
【００４０】
上記第５の実施形態によると、まず、操作者は、タッチセレクタ１６３で好みのタッチテーブルを選択する。操作者がハンドル１３２を手で回すと、ロータ１３０の回動位置が位置センサ１５１により検出され、その位置情報が、メモリ１６２に供給される。次に、ロータ１３０の回動位置によって、ハンドル１３２の反力をどの程度にするかが、選択されたタッチテーブルに基づき決定され、その反力に見合った制動力がロータ１３０に与えられるように、駆動回路１５９からソレノイドコイル１６０に駆動電流が供給される。可動アーム１４３は、その駆動電流に応じた強さで固定アーム１４１に吸引され、その結果、両アーム１４１，１４３に挟まれてロータ１３０が制動される。このようにロータ１３０が制動されると、相応の反力がハンドル１３２に生じ、操作者はハンドル１３２の位置に応じたタッチ感を得る。そして、このタッチ感は、ハンドル１３２の回転に伴い、その位置ごとにタッチテーブルに従って連続的に得られる。
【００４１】
ここで、サーボアンプ１６６には、メモリ１６２からタッチテーブルのデータが供給され、そのデータに基づくロータ１３０の回動位置情報と、歪みゲージ１６５で検出されたロータ１３０に作用する反力信号とが供給される。そして、反力信号が、位置情報に見合ったものであるかがサーボアンプ１６６により比較され、双方の信号が符合する場合は、そのままの位置情報が駆動回路１５９に供給される。また、符合しない場合には、サーボアンプ１６６により反力信号が位置情報に見合ったものになるように位置情報が補正され、その補正された位置情報が駆動回路１５９に供給される。すなわち、電磁アクチュエータ１６１によってロータ１３０に作用する反力が常にタッチテーブルに基づくものになるように、フィードバック制御される。したがって、ハンドル１３２のタッチ感がより高い精度で再現される。
【００４２】
（６）本発明の変更例
上記各実施形態は、本発明に基づく様々な実施形態であり、本発明はこれらに限定されるものではなく、例えば、次のような変更が可能である。
▲１▼各操作子に付与する制動力を、変位する操作子の位置情報のみに基づいて変化させる他に、操作子の速度、加速度、加加速度および操作力のうちの少なくとも１つを位置情報と組み合わせて変位情報とし、この変位情報に基づいて制動力を変化させる。また、位置情報を用いずに、速度、加速度、加加速度および操作力のうちのいずれか１つ、あるいは、いずれか複数の組み合わせを変位情報とするようにしてもよい。
▲２▼制動手段として、電磁アクチュエータに代えて機械式制動手段を採用する。
▲３▼上記各操作子に限定されることなく、変位範囲内において反力特性が与えられるあらゆる操作子に適用できる。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、構造が簡単で小型化およびコストダウンが図れるとともに実用性の高い操作子の力覚制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１の実施形態に係る電子鍵盤楽器の鍵ユニットの側面図である。
【図２】  同一部断面平面図である。
【図３】  同組立分解図である。
【図４】  第１の実施形態の力覚制御装置の構成を示すブロック図である。
【図５】  本発明の第２の実施形態に係る鍵および歪みゲージを示す斜視図である。
【図６】  第２の実施形態の力覚制御装置の構成を示すブロック図である。
【図７】  第１あるいは第２の実施形態が応用されて作成された電子ピアノの斜視図である。
【図８】  本発明をダイアルに適用した第３の実施形態の構成を示す図である。
【図９】  本発明をパイプオルガンのストップレバーに適用した第４の実施形態の構成を示す図である。
【図１０】  第４の実施形態の電磁アクチュエータの分解斜視図である。
【図１１】  第４の実施形態の側面図である。
【図１２】  本発明をハンドルに付加したディスクブレーキ装置に適用した第５の実施形態の構成を示す図である。
【図１３】  ハンドルに付加したディスクブレーキ装置の斜視図である。
【符号の説明】
１０  鍵（操作子）
１５，８３ａ，１２３ａ，１３０ａ  被摩擦面（被摩擦部）
２１，９１  ステータヨーク（支持体，吸着部材）
２０，９０，１２０，１６１  電磁アクチュエータ（制動手段）
２１ａ、９２ａ  外周端面（摩擦部）
４６，１２４，１５１  位置センサ（情報検出手段）
５０，１０１，１２６，１６２  メモリ（制動制御手段）
５２，１００，１２５，１５９  駆動回路（制動制御手段）
６１，１６５  歪みゲージ（情報検出手段）
６２，１６６  サーボアンプ（制動制御手段）
８０  ダイアル（操作子）
９４  エンコーダ（情報検出手段）
１１０  ストップレバー（操作子）
１１１  エンクロージャ（支持体）
１２１  固定ヨーク（吸着部材）
１２１ａ，１２１ｂ  摩擦面（摩擦部）
１２３ａ  被摩擦面（被摩擦部）
１３０ａ  被摩擦面（被摩擦部）
１３２  ハンドル（操作子）
１４３  可動アーム（吸着部材）
１４１ａ，１４３ａ  摩擦面（摩擦部）
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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