(57)【要約】【課題】  安価な構成で精度の高い入力装置を提供する。【解決手段】  静電容量式スイッチである鍵盤スイッチ１０自体の検出性能にばらつきがあるような場合でも、ＣＰＵ１３のストローク決定部２１によってＡＤコンバータ１２より入力されたＡＤ値の最大値と最小値との差分を鍵の最大移動量で除算し、鍵の単位ストロークあたりのＡＤ値を求め、鍵のストローク位置とＡＤ値とを対応させるストローク決定処理を行うことにより、鍵のストローク位置を各鍵盤スイッチ１０ごとにばらつくことなく正確に検出することができる。ストローク決定処理はソフト的な処理であるため、ハード的な調整を行うことによって鍵盤スイッチ１０の検出性能のばらつきを無くした場合に比べて製品コストを安価にすることができる。【選択図】              図１
2006184049.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出対象のストロークにもとづいて変化する出力信号値を出すアナログスイッチと、
該アナログスイッチから出力された出力信号値より、検出対象のストローク位置に対応した値を出力するストローク決定部とを有し、
該ストローク決定部は、
検出対象が初期位置にあるときに前記アナログスイッチから出力された出力信号値と、検出対象が最も押された位置にあるときに前記アナログスイッチから出力された出力信号値との差分を算出し、該出力信号値の差分を前記検出対象の最大移動量によって除算することによって、検出対象の単位ストロークあたりの出力信号値を求め、検出対象のストローク位置と前記アナログスイッチから出力される出力信号値とを対応させ、該対応結果にもとづいて、検出対象のストローク位置に対応した値を出力することを特徴とする入力装置。
【請求項２】
前記アナログスイッチから出力された出力信号値に対し、数値のふらつきを緩和する処理を行うヒステリシス処理部を備え、
前記ストローク決定部は、前記ヒステリシス処理部によって数値のふらつきが緩和された出力信号値にもとづいて、検出対象のストローク位置に対応した値を出力することを特徴とする請求項１に記載の入力装置。
【請求項３】
当該入力装置は、電子鍵盤楽器の鍵のストローク位置を検出するものであることを特徴とする請求項１または２に記載の入力装置。
【請求項４】
当該入力装置は、前記鍵の１ストローク中において複数のストローク位置を検出し、
前記電子鍵盤楽器は、鍵のストローク位置に応じて鍵の１ストローク中において複数の音色を出力可能なものであることを特徴とする請求項３に記載の入力装置。
【請求項５】
当該入力装置は、キーボードのキーのストローク位置を検出するものであることを特徴とする請求項１または２に記載の入力装置。
【請求項６】
当該入力装置は、前記キーの１ストローク中において複数のストローク位置を検出し、
前記キーボードは、前記入力装置によって検出されたストローク位置のうち所定のストローク位置を前記キーが通過したときにキーオン信号を出力可能なものであり、前記所定のストローク位置は変更可能であることを特徴とする請求項５に記載の入力装置。
【請求項７】
検出対象のストロークにもとづいて変化する出力信号値を出すアナログスイッチと、
該アナログスイッチより出力された出力信号値の数値のふらつきを緩和する処理を行うヒステリシス処理部と、
該ヒステリシス処理部による処理結果にもとづいて、検出対象のストローク位置に対応した値を出力するストローク決定部とを有することを特徴とする入力装置。
【請求項８】
前記アナログスイッチは、静電容量式スイッチであることを特徴とする請求項１から７のいずれか１に記載の入力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子鍵盤楽器の鍵の打鍵操作やキーボード等のキーの打鍵操作を検出する入力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子鍵盤楽器の各鍵に設けられたキースイッチ（入力装置）に複数の接点を設けたものとして、たとえば特開２０００−２７６１６３号公報に記載のものがある。
これは、基板上に設けられた複数の固定接点と、鍵が押された量に応じて変形する導電ラバーとで構成され、鍵が押されることにより導電ラバーが固定接点に押し付けられて、導電ラバーが鍵の押し量に応じて順次対応する固定接点同士を接続することにより、鍵のストローク過程において複数のストローク位置を検出するものである。
【特許文献１】特開２０００−２７６１６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、このような従来の入力装置においては、導電ラバーと固定接点とを物理的に接触させるものであるため、各キースイッチごとに鍵のストローク位置の検出性能にばらつきが生じ、正確に鍵のストローク位置を検出することが困難であるといった問題があった。
【０００４】
そこで本発明はこのような問題点に鑑み、安価な構成で精度の高い入力装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、検出対象のストロークにもとづいて変化する出力信号値を出すアナログスイッチと、該アナログスイッチから出力された出力信号値より、検出対象のストローク位置に対応した値を出力するストローク決定部とを有し、該ストローク決定部は、検出対象が初期位置にあるときにアナログスイッチから出力された出力信号値と、検出対象が最も押された位置にあるときにアナログスイッチから出力された出力信号値との差分を算出し、該出力信号値の差分を検出対象の最大移動量によって除算することによって、検出対象の単位ストロークあたりの出力信号値を求め、検出対象のストローク位置とアナログスイッチから出力される出力信号値とを対応させ、該対応結果にもとづいて、検出対象のストローク位置に対応した値を出力するものとした。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、アナログスイッチ自体の検出性能にばらつきがある場合でも、検出対象のストローク位置とアナログスイッチから出力される出力信号値とを対応させることにより、検出対象のストローク位置を各アナログスイッチごとにばらつくことなく正確に検出することができる。
また、ソフト的な調整を行うことによって検出対象のストローク位置を各アナログスイッチごとにばらつき無く検出することができるので、アナログスイッチのハード的な調整を行う場合に比べて製品コストを安価にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
次に本発明の実施の形態を実施例により説明する。
なお本実施例は、入力装置を電子ハモンドオルガンの鍵の打鍵操作を検出する鍵盤スイッチに適用したものである。
図１に本実施例の全体構成を示す。
電子ハモンドオルガン１は図示しない複数の鍵を備え、各鍵にはそれぞれ鍵盤スイッチ１０（１０Ａ、１０Ｂ・・・・）が設けられている。
鍵盤スイッチ１０は、電子ハモンドオルガン１の操作者によって鍵が押されたことを検出するアナログスイッチであり、静電容量式スイッチを用いる。この静電容量式スイッチは無接点型のスイッチであり、接点固着などの不良がなく、信頼性が高い。
鍵盤スイッチ１０の鍵への設置位置や、静電容量式スイッチ１０の構成は、たとえば特開平９−２０４８４６号公報および特開２００２−２３７５８号公報に記載されているものを用いることができ、詳細については説明を省略する。
【０００８】
鍵盤スイッチ１０は鍵の押し込み量に対応して静電容量が変化するものであり、この静電容量の変化は静電容量検出回路１１によって検出される。
静電容量検出回路１１による検出結果は、検出電圧としてＡＤコンバータ１２に出力される。ＡＤコンバータ１２は、入力されたアナログの検出電圧をデジタル信号に変換し、変換後のデジタル信号をＣＰＵ１３へ出力する。
【０００９】
ＣＰＵ１３は、入力された信号より鍵のストローク位置を判断する。ＣＰＵ１３は検出した鍵のストローク位置と後述の発音処理マップとを比較することにより、鍵のストローク中においてどのタイミングでどのような音色音圧を出力するかを決定し、決定結果を発音信号として音源１４へ出力する。
特に電子ハモンドオルガン１は、鍵の１ストローク中において、複数の異なる音色音圧の音を出力するものである。
【００１０】
さらにＣＰＵ１３は、複数の鍵盤スイッチ１０（１０Ａ、１０Ｂ・・・）のうちどの鍵盤スイッチの検出を行うかを決定し、鍵盤スイッチ１０に対してキースキャンコントロール信号を出力する。
これにより、電子ハモンドオルガン１に備えられたすべての鍵盤スイッチ１０について順次静電容量が検出され、現在どの鍵が押されてどの位置までストロークしているかを検出することができる。
【００１１】
ここで鍵盤スイッチ１０（１０Ａ、１０Ｂ・・・）は、個体差や組み付け誤差によって、同じ量だけ鍵盤が押し込まれた場合であっても、それぞれのスイッチごとに静電容量の変化量が異なることがある。そのため、各鍵盤スイッチ１０ごとに静電容量にばらつきがある場合にも、各鍵のストローク位置を正確に検出するため、ＣＰＵ１３は、内部に備えられたストローク決定部２１によってストローク決定処理を行う。
【００１２】
また、ＡＤコンバータ１２の精度やノイズ等により、ＡＤコンバータ１２から出力されたデジタル信号にふらつきが生じる事が考えられる。このためＣＰＵ１３は、内部に備えられたヒステリシス処理部２０によってＡＤコンバータ１２から出力された信号に対してヒステリシス処理を行い、チャタリングの発生による２度打ち検出等を防ぐ。
なお、ヒステリシス処理部２０およびストローク決定部２１が行うヒステリシス処理およびストローク決定処理の詳細については後述する。
音源１４は、発音を行うためのものであり、ＣＰＵ１３から入力された発音信号にもとづいて所定音量、所定音域の発音を行う。
記憶部１６は、ＣＰＵ１３による発音の決定処理に用いられる発音処理マップを記憶している。
【００１３】
次にＣＰＵ１３のヒステリシス処理部２０が行うヒステリシス処理について説明する。
なおＡＤコンバータ１２から出力されたデジタル信号の値をＡＤ値と呼ぶ。
図２に、ＡＤコンバータ１２より出力された処理前のＡＤ値と、処理後のＡＤ値とを示す。
ＣＰＵ１３は、鍵のストローク位置の検出処理を実行する前に、ＡＤコンバータ１２より入力されたＡＤ値に対してヒステリシス処理を行う。
この処理は、処理前ＡＤ値の変動方向が切り替わった後（たとえばＡＤ値が増加から減少へ切り替わった後）、４つ目の処理前ＡＤ値が入力されたときから、処理後ＡＤ値の値を処理前ＡＤ値と同じ変動方向に変化させるものである。
また、処理前ＡＤ値の変動方向が反転したときから、処理後ＡＤ値は処理前ＡＤ値の反転前の値を４コマ分維持する。
【００１４】
具体的には図２に示すように、処理前ＡＤ値が０〜１２まで増加する場合、処理前ＡＤ値の変動方向が切り替わった処理前ＡＤ値＝１の時から４つ目の処理前ＡＤ値が入力されたとき（処理前ＡＤ値＝５のとき）に、処理後ＡＤ値＝１となる。
処理前ＡＤ値１〜４までは、処理前ＡＤ値の反転前の値（処理後ＡＤ値＝０）の値が維持される。
処理前ＡＤ値６〜１２までは、処理後ＡＤ値も処理前ＡＤ値の変動に追従して処理後ＡＤ値が２〜８まで変化する。
その後、処理前ＡＤ値が１２から１１へ変動方向が反転すると、処理後ＡＤ値は８の値が維持され、処理前ＡＤ値が７まで減少したときに、処理後ＡＤ値も７へと減少する。
このように、処理前ＡＤ値の変動に対して処理後ＡＤ値を緩やかに追従させることにより、チャタリングの発生を防止することができる。
【００１５】
次に、ＣＰＵ１３のストローク決定部２１が行うストローク決定処理について説明する。
図３に、ＡＤコンバータ１２から出力された鍵盤スイッチ１０Ａ、１０Ｂのデジタル信号を示す。（このデジタル信号は、ヒステリシス処理部２０によってヒステリシス処理が行われた後の数値である。）
なおＡＤコンバータ１２の解像度は２５６段階であるものとし、また、各鍵のストローク量は１０ｍｍとする。鍵盤スイッチ１０Ａ、１０Ｂが備えられたそれぞれの鍵を１０ｍｍストロークさせた場合、鍵盤スイッチ１０Ｂは鍵盤スイッチ１０Ａよりも静電容量の変動が大きいものとする。
【００１６】
鍵盤スイッチ１０Ａに関するデジタル信号として、ＣＰＵ１３には、鍵が押されていない状態の時のＡＤ値である１０から、鍵が最も押された状態の時のＡＤ値である１３０までの間のＡＤ値が入力される。
したがって鍵盤スイッチ１０Ａに関するデジタル信号の有効ＡＤ値は１３０−１０＝１２０となり、ストローク１ｍｍ（単位ストローク）あたりのＡＤ値は１２となる。
【００１７】
一方鍵盤スイッチ１０Ｂに関するデジタル信号として、ＣＰＵ１３には、鍵が押されていない状態の時のＡＤ値である５から、鍵が最も押された状態の時のＡＤ値である１５５までの間のＡＤ値が入力される。
したがって鍵盤スイッチ１０Ｂに関するデジタル信号の有効ＡＤ値は、１５５−５＝１５０となり、ストローク１ｍｍ（単位ストローク）あたりのＡＤ値は１５となる。
【００１８】
したがってストローク決定部２１は、鍵盤スイッチ１０ＡについてはＡＤ値１０からＡＤ値が１２増えるごとに鍵が１ｍｍストロークしたものとしてストローク位置を検出し、鍵盤スイッチ１０ＢについてはＡＤ値５からＡＤ値が１５増えるごとに鍵が１ｍｍストロークしたものとしてストローク位置を検出する。
【００１９】
このように、各鍵盤スイッチ１０ごとにストローク決定処理を行うことにより、各鍵盤スイッチ１０の静電容量の変化量にばらつきがある場合にも、ＣＰＵ１３はそれぞれの鍵ごとに正確にストローク位置を検出することができる。
なおストローク決定処理は、電子ハモンドオルガン１の完成後、工場出荷前に行うなど適宜のタイミングで行う。
上述のように、ＣＰＵ１３は入力されたＡＤ信号に対してヒステリシス処理部２０でヒステリシス処理を行い、ヒステリシス処理を行った後のＡＤ値にもとづいてストローク決定部２１が鍵のストローク位置の検出処理を行うので、ＣＰＵ１３は鍵のストローク位置を正確に検出することができる。
【００２０】
鍵のストローク位置の検出後、ＣＰＵ１３は記憶部１６に記憶された発音処理マップにもとづき、検出したストローク位置に対応する音色音圧に対応する値を出力する。
これにより、鍵の１ストローク中において複数の音色音圧の音が音源１４から出力され、ハモンドオルガンの音の特性を電子ハモンドオルガン１によって正確に表現することができる。
【００２１】
本実施例は以上のように構成され、静電容量式スイッチである鍵盤スイッチ１０自体の検出性能にばらつきがあるような場合でも、ストローク決定部２１によってストローク決定処理を行うことにより、鍵のストローク位置を各鍵盤スイッチ１０ごとにばらつくことなく正確に検出することができる。
また、ストローク決定処理はソフト的な処理であるため、ハード的な調整を行うことによって鍵盤スイッチ１０の検出性能のばらつきを無くした場合に比べて製品コストを安価にすることができる。
【００２２】
さらに、ＡＤコンバータ１２より出力されたデジタル信号に対してヒステリシス処理部２０によってヒステリシス処理を行うことにより、信号値のふらつきが抑えられ、チャタリングの発生による２度打ち検出等を防止することができる。
このように、ヒステリシス処理およびストローク決定処理を行うことにより、鍵のストローク位置を正確に検出することができるので、鍵の１ストローク中において複数のストローク位置で発音が行われるハモンドオルガンの音の特性を電子ハモンドオルガン１によって正確に表現することができる。
鍵盤スイッチ１０として、静電容量式スイッチを用いたことにより、物理的な接点の接触不良等が無くなり、鍵盤スイッチ１０の信頼性を向上させることができる。
【００２３】
なお本実施例において、鍵のストローク位置の検出のために、単位ストロークあたりのＡＤ値を算出するものとしたが、これに代えて、記憶部１６にＡＤ値の最大値と最小値との差分ごとにＡＤ値と鍵のストローク位置とを対応させた変換テーブルをあらかじめ記憶させておき、ＣＰＵ１３はストローク位置を検出したい鍵に備えられた鍵盤スイッチ１０のＡＤ値の最大値と最小値との差分に対応する変換テーブルを参照することによって、複雑な除算処理を行うことなく容易にＡＤ値からストローク位置を検出することができる。
またＣＰＵ１３は、検出された鍵のストローク位置にもとづいて対応する音色音圧の音信号するものとしたが、各ストローク位置間の通過時間を計測し、該通過時間に応じて音色音圧に変化を加えてもよい。
【００２４】
さらに、入力装置を電子ハモンドオルガン１の鍵の打鍵操作を検出する鍵盤スイッチに適用したが、これ以外にキーボードにも適用することもできる。
この場合にも、上記と同様にヒステリシス処理とキーのストローク決定処理とを行うことにより、キーのストローク位置を正確に検出することができる。
このようにキーのストローク位置を正確に検出可能となったことにより、キーが押し込まれた場合にキーオン信号が出力されるキーのストローク位置を変更できる。この場合には、ユーザの好みに合わせた入力感（たとえば、所定のキーについては深いストローク位置でキーオン信号を出力するなど）のキーボードを提供することができる。
【００２５】
なお、入力装置を適用する鍵盤楽器として電子ハモンドオルガン１を用いて説明したが、これ以外にも鍵等の１ストローク中に音色音圧などが変化するパイプオルガンやバイオリン、フルート等の音色を表現しようとする電子楽器に適用することもできる。
また入力装置をキーボードに適用した例について説明したが、これ以外にも他のＯＡ機器等のスイッチに適用することもできる。
さらに、実施例中で説明したＡＤコンバータ１２の解像度や鍵のストローク量については、これに限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】電子ハモンドオルガンの全体構成を示す図である。
【図２】ＡＤコンバータより出力された処理前ＡＤ値と処理後ＡＤ値を示す図である。
【図３】ＡＤコンバータから出力された鍵盤スイッチ１０Ａ、１０Ｂのデジタル信号を示す図である。
【符号の説明】
【００２７】
１    電子ハモンドオルガン
１０、１０Ａ、１０Ｂ    鍵盤スイッチ    （アナログスイッチ）
１１    静電容量検出回路
１２    ＡＤコンバータ
１３    ＣＰＵ
１４    音源
１６    記憶部
２０    ヒステリシス処理部
２１    ストローク決定部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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