(57)【要約】      （修正有）【課題】電子楽器の鍵盤で、ピアノの操作感の摸倣をする時、摸倣が実際の発音それとは関係なくキーの動作位置により行われるため、演奏感に不自然さが感じられる。また鍵盤の操作感が固定されている為、特定の楽器のクセを摸倣することが不可能で、演奏家は各種の楽器にあわせた鍵盤を多数用意しなければならかった。【解決手段】キーを入力接点として利用するだけでなく、制御システムからの出力としてキーを動かし、また発音タイミングの決定と鍵盤の駆動制御を一体のシミュレーションや表参照で決定することで、あらゆる鍵盤楽器の操作感を摸倣する。制御コンピューターで製造後のキャリブレーションを自動的に実施し調整工程を簡略化する。調律を何種類も保存し、瞬時に呼び出すことを可能とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鍵盤キー、ペダルの操作感を演奏者に与える為にキー、ペダルを駆動する鍵盤装置及びペダル装置
【請求項２】
演奏者の操作を逐次読み取りながら、表参照ないしシミュレーションプログラムにより請求項１の駆動力を制御する鍵盤装置およびペダル装置
【請求項３】
請求項２の制御を行うコンピュータシステムにて、キーやペダルの駆動と合わせて、音源に対する発音タイミング信号、強さ信号、変化信号、停止信号を演奏者が直接操作したキー以外のキーに関する信号も含めて同時に生成する電子楽器入力装置
【請求項４】
請求項２の制御を行うコンピュータシステムにて、発音シミュレーションも連動して行い、各キー、ペダルの動作と連動した発音を行う鍵盤楽器装置
【請求項５】
請求項２、請求項３、請求項４の装置で用いる表およびシミュレーションプログラムを装置に複数固定記憶させ、装置外からのアップロード、ダウンロードも行い、装置自身で生成、編集も行い、任意に切り替えて実行する電子楽器装置および電子楽器入力装置
【請求項６】
請求項２、請求項３、請求項４の制御システムのシミュレーション精度によりコンピュータシステムの構成に巾を持たせ、製品のバリエーションを広く展開する方法
【請求項７】
鍵盤装置およびペダル装置の製品組立調整時に鍵盤、ペダルの動作範囲を制御機構が自己計測し、制御装置にて自己較正する方法
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】電子楽器
【０００２】
【従来の技術】
電子楽器の鍵盤装置に於いては、バネ、重りによりキーが一定の位置に復帰するようになっている。
電子ピアノに顕著に見られる機能の一つに鍵盤の操作者（演奏者）に本物のピアノの操作感の摸倣を与える機能がある。この機能の為に、鍵盤に重りを仕込んだり、別途容易した重りを鍵盤により駆動したりして、其れらしい操作感を実現している。バネや重りによる重力、ソレノイドの電磁力を利用している事も考えられている。更に細かい操作感を真似る為だけの機械機構を付加している。
中にはピアノの実際にメカニズム（ハンマーアクション）を流用したタイプもある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
課題１：電子楽器は本来、多様な音色も発生できるが、鍵盤にバネや重りを用いる為、操作感は製品の楽器装置の設計により決まり、演奏者が変更することはできない。ピアノを真似た鍵盤ではピアノ以外の音色で演奏する際に演奏者に違和感を与える。
【０００４】
課題２：見かけの操作感摸倣の為に付加したメカニズムは発音タイミング信号生成、発音の特性決定信号には一切係わらない為、操作感の変化と音の変化が連動しない。また、そのために楽器としての表現力が乏しい。
【０００５】
課題３：ピアノ以外の楽器の操作感の摸倣が殆どおこなわれていない。ハープシコード、チェンバロ、パイプオルガン等の演奏感を摸倣する安価な製品が存在しない。
【０００６】
課題４：ピアノの摸倣の場合、鍵盤の個々のキーが異なる重さを持つ等、部品種類が多い。
【０００７】
課題５：ピアノの摸倣の場合、ペダルの踏み方が演奏効果に与える影響が、効果の有無だけ、もしくは中間という３値の判断であり、ピアノの模倣とは言いがたい。
【０００８】
課題６：ピアノの摸倣の場合、鍵盤装置と音源装置が分離されているにも係わらず、鍵盤装置は演奏者が音が出る迄操作したキーの為の発音コマンドしか生成しない為、発生音の再現が不完全である。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
手段１：キーを直接電動機で駆動することで、バネ、重り等を排除し、演奏者の操作に反抗する動きだけでなく、従った動作をも再現できる。駆動制御をコンピューターシステムで行うことで、多様な操作感を一瞬に切り替えて実現する。
【００１０】
手段２：制御プログラムに於いて、テーブルの参照、メカニズムのシミュレーションを行いながら、発音タイミング、強さ等の信号生成とキーの動きを生成することで、キーの反応を感じながら操作を行う事を実現する。
【００１１】
手段３：テーブルやシミュレーションプログラムを用意することで如何なる楽器の摸倣も可能となる。既存の楽器のとらわれない応答も可能である。
【００１２】
手段４：摸倣はコンピューターによりもたらされる為、各キーの機械的な構造は全く同一であり、部品種類が激減する。
【００１３】
手段５：ペダルにもキーと同様の制御を行うことで、細やかな表現が可能となる。
【００１４】
手段６：キータッチの制御の為のハンマーアクションシミュレーションと弦の振動シミュレーションを行う事で、多様な表現を再現する。実際のピアノは低音部の弦の数が２本、１本と減るが、全て３本使用するピアノを実現することも、鍵盤数を増やしたピアノを実現することも可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
【００１６】
手鍵盤の場合は、円弧モーターを直結し、モーター電機子の重量で鍵盤が復帰した位置にくるようにする。キーには縦位置センサー、横位置センサーを連動させ、制御システムがキーの位置を計測できるようにする。
ペダルや足鍵盤に於いては、補助スプリングにてペダルの復帰状態を実現する。モーターとは輪軸とスチールベルトで接続し、強い制御力を実現する。位置センサーはリン軸につけ、上下位置のみ計測する。
【００１７】
制御システムはロジカルには個々のキーの制御、キー間の情報整理、キーに対応した発音メカニズムのシミュレーションと定義されたサブシステムから構成される。個々のサブシステムにワンチップコンピューター、ＤＳＰ、高速プロセッサを専用に用いる事も、仮想的なプロセッサを用いる事で、製品のシリーズ化を実現できる。
【００１８】
キーの制御に於いては、駆動回路への駆動電流値とキーの下がり方とから演奏者の操作力を知る。その力と、キーの位置から、生楽器に存在するメカニズムの動作をシミュレートするソフトウエアで仮想メカニズムを実現する。実在する固有の楽器を摸倣する場合や、シミュレーションを省く場合は、力とキーの位置による換算表を参照して音源に対して出すべき信号、キーの駆動力変更を決定する。
【００１９】
ピアノの場合、個々の弦のダンパーの状態で、演奏者に直接操作されなくても他の弦の振動を受けて振動する弦が存在する。それらの情報も発音コマンドを音源に対して出せば、成起される音が生ピアノにより近づく。
【００２０】
「実施形態の効果」
請求項１
キーやペダルをモーターを直結し、手鍵盤の場合はバネや重りを排除することで様々な演奏感を実現できる。
【００２１】
請求項２
実際には存在しないメカニズムがあたかも存在するようなレスポンスを演奏者に与えるとともに、音源に対しても情報を与えることで、指から受けるレスポンスと発生する音の変化が一致する。
【００２２】
請求項３
発音部のシミュレーションもキーの数だけ独立して行うことで、生楽器の振る舞いを摸倣できる。
【００２３】
請求項４
ペダルも実際のピアノの操作感を摸倣することで、電子ピアノが真に、生ピアノの代わりとなりうる楽器となる。
【００２４】
請求項５
制御システムのメモリー部分を拡張、管理システムを追加することで、操作感を多様に切り替えることが可能となる。
【００２５】
請求項６
各プロセッサに高速、大容量のコンピューターを用いることで、摸倣度を必要なレベルに上げられる。テーブル方式にて、鍵盤装置としての実施の際には一つのコンピューターで済ませ、低コストな製品を供給できる。
【００２６】
請求項７
製造工程に於いては、組立た後は、制御装置が自分で鍵盤の位置、バネの強さなどを計測し、制御を補正し、設定した動作を行えるようになる。診断プログラムを使うことで、故障の際、サービス担当者がどの部品を交換するべきかがインターネット経由で知り事が可能。
【００２７】
「他の実施形態」
モーターの形状、種類の変更、変速機構の採用が考えられる
【００２８】
【発明の効果】
殆どの現存の鍵盤楽器を摸倣する鍵盤が一台で実現できる。
調律可能だが、調律しなくて済むピアノが実現する。
一台の製品で多様な楽器の摸倣を切り替えて使える。
制御部の構成を単純な物から発音シミュレーションまで行う複雑な物まで幅広い製品展開ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】キー構造図
【図２】ペダル構造図
【図３】制御原理図
【図４】制御装置構成図
【図５】大規模構成電子鍵盤楽器構成図
【符号の説明】
１１  鍵                        １２  固定軸
１３  モーター                  １４  センサー
２１  ペダル                    ２２  輪軸
２３  モーター                  ２４  補助スプリング
４１  キー駆動制御プロセッサ    ４２  キー間情報制御プロセッサ
４３  発音シミュレーション実行プロセッサ
５１  鍵盤                      ５２  ペダル
５３  制御装置                  ５４  出力エンコーダー
【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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