(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバから入射される光を所定方向に放射する光学系が透明の導光体を有し、
該導光体は、上方の位置で開口する柱状の接着剤挿入孔と、前記光ファイバが挿入される挿入孔とを具備し、
該挿入孔は、前記光ファイバの挿入方向の前方に向かうに従って細くなり、所定の位置から前記光ファイバの径よりも僅かに大きな径の円柱状の孔とされており、
前記導光体に前記光ファイバを固定する光ファイバの固定方法であって、
前記接着剤挿入孔は前記挿入孔と連通しており、
前記光ファイバの先端が前記接着剤挿入孔中に位置するようにし、前記接着剤挿入孔に可視光硬化型接着剤を注入し、可視光を照射し、該可視光を前記導光体中の前記可視光硬化型接着剤に到達させ、前記可視光硬化型接着剤を硬化させることで前記光ファイバを固定することを特徴とする光ファイバの固定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は鍵盤楽器の光学検出系を構成する光学系（導光体）と光ファイバとを接着する光ファイバの固定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、鍵盤を有する電子楽器や自動楽器は、押された鍵（キー）とそのキーに対応するハンマーの揺動速度（押鍵速度）とを検出することにより、音高を決定し、打弦強度を算出して、それらに対応する音高、音量、音色の楽音を発生させるという機構を有する。
このように、鍵盤を有する電子楽器や自動楽器において、音量や音色に大きく関与する押鍵速度を検出して、打弦強度を算出することが重要な事項となる。
【０００３】
従来、上述したハンマー速度の検出は、図７に示す構造の装置を用いて行われていた。図７は自動ピアノの光学検出系の概略構成の一例を示す図であり、この図において、１および２は所定周期の入力パルスデータ（例えば、パルス幅は１６μｓ，ｄｕｔｙ  ｃｙｃｌｅ＝１／１２％）に応じて所定波長の光を発する発光ダイオードであり、各々、キーおよびハンマーに対応している。なお、発光ダイオード１および２に供給される順方向電流ＩＦは、１３３ｍＡとする。
【０００４】
次に、３は対応するハンマーの揺動に応じて図中上下方向にスライドするシャッタであり、スライドすることにより、導光体４のレンズ４ａから、対向する位置に配設された導光体５のレンズ５ａに入射される並行光を遮蔽する。また、６は、発光ダイオード２の近傍に入力端６ａが設けられるとともに、その出力端６ｂが導光体４と、エポキシ系接着剤や紫外線硬化型接着剤を用いて接着された光ファイバ、７はその入力端７ａが、光ファイバ６と同様に、導光体５と接着され、出力端７ｂがフォトダイオード８近傍に設けられた光ファイバである。
【０００５】
上述した構成において、まず、レンズ４ａは、発光ダイオード２から放射され、光ファイバ６を介して入射された光を屈折して所定の幅の並行光として空中を直進させる。次に、レンズ５ａは、空中を直進する並行光を屈折させて集光して光ファイバ７の入力端７ａに入射する。この際、シャッタ３に対応するキーが押されると、空中を直進する並行光は、シャッタ３のスライドにより遮蔽されるので、光の透光、遮光に基づいて押鍵状態を検出することができる。
【０００６】
ところで、上述した光の透光、遮光の変化を精密に測定するためには、レンズ４ａおよび５ａと光ファイバ６および７とを光学的に接合する接着剤の光透過率が高い必要性がある。これは、上述した光学検出系においては、接着剤は光の経路となるために、接着剤の光透過率が低いと、光の伝送損失が大きくなり、シャッタ３のスライドに伴う透光、遮光の変化の精密な測定ができなくなるためである。
【０００７】
以下に、エポキシ系接着剤を使用した図７に示す装置の光の経路における光透過率を測定する実験を行う。図７に示す装置において、各キーに対応したシャッタ３が遮光しない場合に、入力パルスがどの程度減衰されて出力されるかを測定すると、図８および図９に示す測定値（単位：μＷ）が得られる。
図８および図９は、各キーに対応したシャッタ３が開いた時に、フォトダイオード８から出力される電流値を測定して得られたものであり、その平均値は５６．３３μＷであった。なお、これらの図において、縦はオクターブ名、横は各オクターブ中でのキーに対応する音名を示している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した光ファイバ６および７とレンズ４ａおよび５ａとを光学的に接合するために使用される各種接着剤には、以下に述べるような欠点があった。
まず、エポキシ系接着剤を用いた接着においては、硬化時間が一昼夜と長いため、接着された部品を使用する製品の製造にかかる時間が長くなった。また、エポキシ系接着剤が硬化するまで、接着された部品を放置しておく場所を必要とした。また、硬化中は室温を２０℃に保持する必要があり、空調を必要とした。さらに、気泡（ボイド）の発生を防ぐためには、低粘度タイプの接着剤を選んで使用する必要があった。
【０００９】
一方、紫外線硬化型接着剤を用いた接着においては、接着剤の表層の部分が硬化すると、硬化した部分が紫外線を吸収してしまい、内部の接着剤は未硬化のままとなることがあった。さらに、未硬化の接着剤は、接着すべきアクリル物質に亀裂（クラック）を生じさせることがあり、これは、光透過率の低下を招いた。また、硬化した接着剤の中にボイドが残留することがあり、これも、光透過率の低下を招いた。また、人体に有害な紫外線を照射するために、作業員は接着作業を慎重に行う必要があった。
本発明は、このような背景の下になされたもので、硬化時間が短く、手順が簡単であるとともに、ボイドやクラックを生じさせず、光透過率が高く、人体に無害な鍵盤楽器の光学検出系の接着方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係る光ファイバの固定方法は、光ファイバから入射される光を所定方向に放射する光学系が透明の導光体を有し、該導光体は、上方の位置で開口する柱状の接着剤挿入孔と、前記光ファイバが挿入される挿入孔とを具備し、該挿入孔は、前記光ファイバの挿入方向の前方に向かうに従って細くなり、所定の位置から前記光ファイバの径よりも僅かに大きな径の円柱状の孔とされており、前記導光体に前記光ファイバを固定する光ファイバの固定方法であって、前記接着剤挿入孔は前記挿入孔と連通しており、前記光ファイバの先端が前記接着剤挿入孔中に位置するようにし、前記接着剤挿入孔に可視光硬化型接着剤を注入し、可視光を照射し、該可視光を前記導光体中の前記可視光硬化型接着剤に到達させ、前記可視光硬化型接着剤を硬化させることで前記光ファイバを固定することを特徴としている。
【００１１】
【作用】
上記方法によれば、まず、光ファイバが光学系に挿入される。次に、可視光硬化型接着剤が、前記光ファイバと前記光学系との挿入部に注入される。次に、可視光が照射されることにより前記可視光硬化型接着剤が硬化し、前記光ファイバと前記光学系とが固定される。
また、光ファイバの先端が接着剤挿入孔中に位置するようにされた状態で、接着剤挿入孔に接着剤が注入されることで、光ファイバの先端と導光体との間に接着剤が充填され、光ファイバの先端と導光体とが接着剤によって光学的に固定される。
【００１２】
【実施例】
以下、図面を参照して、本発明の一実施例について説明する。図１〜３は本発明の一実施例による鍵盤楽器の光学検出系の接着方法の工程を示す図であり、これらの図は、各々、第１〜３工程における接着すべき物質の状態を示している。なお、これらの図において、共通する部分には同一の符号を付けている。
【００１３】
まず、最初の工程を図１を参照して説明する。図１（ａ）において、９は（無色）透明のアクリル樹脂を成形して製造された略直方体状の導光体であり、その底面には略直方体状の突起部９ａが形成されている。１０は亜鉛メッキ鉄板を断面略コ字状に成形したセンサブラケットであり、導光体９の突起部９ａが挿入されて接着される複数個（８９〜９２個）の角柱状の導光体孔１０ａが所定の間隔毎に形成されている。また、センサブラケット１０の両端から立ち上がった壁の片側には、光ファイバの挿入されるべき複数の導入孔１０ｂが貫通している。
【００１４】
このような状態において、まず、センサブラケット１０の導光体孔１０ａに可視光硬化型接着剤１１を塗布する。次に、導光体９を図中矢印にて示す方向から、その突起部９ａを導光体孔１０ａに挿入する。すると、図１（ａ）のＡ−Ａ´断面図の一部である図１（ｂ）に示すように、可視光硬化型接着剤１１は、導光体９の下面９ｂとセンサブラケット１０の上面１０ｃとの間隙に充填される。次に、図１（ｂ）に示すように、導光体９の上方から可視光を照射すると、可視光は導光体９を透過して可視光硬化型接着剤１１に到達し、可視光硬化型接着剤１１を硬化させる。これにより、導光体９とセンサブラケット１０とが接着される。
【００１５】
次に、次工程を図２を参照して説明する。図２（ａ）において、１２はアクリル樹脂を成形して製造された複数の光ファイバ、１３はセンサブラケット１０に固着された略直方体状のプラグであり、プラグ１３の上面および図中左右方向には、センサブラケット１０の導入孔１０ｂと同数の円柱状の導光孔１３ａおよび導線孔１３ｂが形成されている。図２（ａ）のａ−ａ´断面図の一部である図２（ｂ）に示すように、導光孔１３ａはプラグ１３の下面には貫通しておらず、各々、一つの導線孔１３ｂと直交して連通している。また、導線孔１３ｂは図中左右方向に貫通し、各々、図１（ａ）および図２（ｂ）に示す導入孔１０ｂの一つに連通しており、両者の軸心が一致するように形成されている。
【００１６】
このような構成において、図２（ｂ）に示すように、まず、光ファイバ１２をプラグ１３の導線孔１３ｂおよび導線孔１３ｂに連通している導入孔１０ｂを介して、センサブラケット１０内に挿入し、各々の光ファイバ１２の先端を、対応する導光体９の近傍まで引き出す。次に、導光孔１３ａから十分な量の可視光硬化型接着剤１１を流し込み、プラグ１３上方から可視光を照射する。照射された可視光は導光孔１３ａ中の可視光硬化型接着剤１１に到達し、可視光硬化型接着剤１１を硬化させる。これにより、光ファイバ１２とセンサブラケット１０に固着されたプラグ１３とが接着される。なお、硬化した上側の可視光硬化型接着剤１１ａは可視光を透過させるために、下側の可視光硬化型接着剤１１ｂも短時間で十分に硬化する。
【００１７】
さらに、次の工程を図３および図４を参照して説明する。なお、図３（ｂ），図４（ａ）および（ｂ）は、図３（ａ）に図中示したＢ，ＣおよびＤ方向から見た導光体９の上面図、側面図および背面図である。これらの図において、１４および１５は導光体９の上部および下部であり、各々、導光体９の上面に開口を持つ一対の略円柱状の接着挿入孔１４ａおよび１５ａと、挿入孔１４ｂおよび１５ｂが形成されている。この挿入孔１４ｂおよび１５ｂは、図中矢印で示す前面方向に近づくに従って細くなり、所定の位置から光ファイバ１２の径より僅かに大きな径の円柱状の孔になるように形成されている。なお、接着挿入孔１４ａおよび１５ａは、挿入孔１４ｂおよび１５ｂに連通するように形成されている。また、上部１４および下部１５には、各々、一対の断面略半円状のレンズ１４ｃおよび１５ｃが形成されている。
【００１８】
このような構成において、図４（ａ）に示すように、まず、第１工程として光ファイバ１２の先端を導光体９の挿入孔１４ｂおよび１５ｂに挿入し、光ファイバ１２の先端が、挿入孔１４ｂおよび１５ｂに連通した接着挿入孔１４ａおよび１５ａ中に位置するようにする。次に、第２工程として接着挿入孔１４ａおよび１５ａに、十分な量の可視光硬化型接着剤１１を流し込み、第３工程として上方から可視光を照射する。照射された可視光は接着挿入孔１４ａおよび１５ａ中の可視光硬化型接着剤１１に到達し、可視光硬化型接着剤１１を硬化させる。これにより、光ファイバ１２と導光体９とが光学的に結合される。
上述した工程を行うことにより、可視光を使用して、短時間で、導光体９と光ファイバ１２とが接着される。
【００１９】
次に、上述した接着方法と、従来の接着方法とで接着された部品の光透過率を比較する。図５および図６は上述した接着方法を用いて、図７に示す装置と同じ装置を作製し、作製された装置を使用して得られた測定値を示している。なお、図５および図６において、数値の単位はμＷである。図５および図６において、測定値の平均値は６７．２７μＷであり、可視光硬化型接着剤１１を使用した本実施例による接着方法により接着された装置の測定値が、図８および図９に示す従来の測定値（平均値５６．３３μＷ）よりも高くなった。つまり、本実施例の接着方法は、従来の方法よりも光透過率に優れていることが確認された。
【００２０】
なお、上述した光透過率に優れているという特徴は、可視光硬化型接着剤１１の低粘度性（３０ｃｐｓ以下）により、ボイドまたはクラックが発生しないために生じるものである。
以上説明したように、可視光を使用するために、安全であるとともに、短い硬化時間で導光体と光ファイバとを接着することができる。また、作業場の温度調節を行う必要がないために、経済的に有利である。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載の本発明によれば、可視光硬化型接着剤を用いて、導光体と光ファイバとを光学的に結合することにより、短い硬化時間で、ボイドやクラックの生じない光透過率の高い光学検出系を製造できる。
また、人体に無害な可視光を照射するので、作業員は特別な配慮を払うことなく、接着作業を行うことができる。これにより、接着作業が簡単になる。
さらに、作業場の温度調節を行う必要がなく、温度調節器等を使用する必要がないという効果がある。
また、光ファイバの先端が接着剤挿入孔中に位置するようにされた状態で、接着剤挿入孔に接着剤が注入されることで、光ファイバの先端と導光体との間に接着剤が充填され、光ファイバの先端と導光体とが接着剤によって光学的に固定される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例による鍵盤楽器の光学検出系の接着方法を説明するための図である。
【図２】本発明の一実施例による鍵盤楽器の光学検出系の接着方法を説明するための図である。
【図３】本発明の一実施例による鍵盤楽器の光学検出系の接着方法を説明するための図である。
【図４】本発明の一実施例による鍵盤楽器の光学検出系の接着方法を説明するための図である。
【図５】可視光硬化型接着剤１１を使用した自動ピアノの光学検出系の出力電力の測定値を示す図である。
【図６】可視光硬化型接着剤１１を使用した自動ピアノの光学検出系の出力電力の測定値を示す図である。
【図７】自動ピアノの光学検出系の概略構成の一部を示す図である。
【図８】エポキシ系接着剤を使用した自動ピアノの光学検出系の出力電力の測定値を示す図である。
【図９】エポキシ系接着剤を使用した自動ピアノの光学検出系の出力電力の測定値を示す図である。
【符号の説明】
９……導光体、１０……センサブラケット、１１……可視光硬化型接着剤、１２……光ファイバ。
【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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