(57)【要約】【課題】鍵操作力を検出して楽音に反映させるような鍵操作検出装置において、センサの検出分解能を向上させるとともに、センサの取り付け位置を自由に設定でき設計自由度を高める。【解決手段】鍵操作力［Ｗ］にて変位する第１弾性部材Ａを固定部Ｂに固定し、被検出第２弾性部材ＡＡを支持部材ＢＢに固定する。鍵操作力［Ｗ］を受ける荷重点Ｆを基準として、被検出第２弾性部材ＡＡの基端部ＥＥを第１弾性部材Ａの基端部Ｅより遠くに設ける。被検出第２弾性部材ＡＡの鍵操作力［Ｗ］を受ける荷重点ＦＦを、第１弾性部材Ａの鍵操作力［Ｗ］を受けて変位する荷重点Ｆの近傍とする。被検出第２弾性部材ＡＡと第１弾性部材Ａを該変位する位置（荷重点Ｆ，ＦＦ）で互いに連動する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鍵操作力にて変位する第１弾性部材と被検出第２弾性部材とを設け、鍵操作力を受ける位置を基準として被検出第２弾性部材の基端部を第１弾性部材の基端部よりも遠くに設け、被検出第２弾性部材はその鍵操作力を受ける位置が前記第１弾性部材の鍵操作力を受けて変位する位置の近傍であって、該変位する位置で互いに連動するようにしたことを特徴とする鍵操作検出装置。
【請求項２】
鍵操作力にて変位する弾性部材と被検部材とを設け、鍵操作力を受ける位置を基準として被検出部材の基端部である支点部を弾性部材の基端部よりも遠くに設け、被検出部材はその鍵操作力を受ける位置が前記弾性部材の鍵操作力を受けて変位する位置の近傍であって、該変位する位置で互いに連動して、前記支点部を中心として回動するようにしたことを特徴とする鍵操作検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子楽器の鍵盤装置に設けられ、鍵操作を楽音制御に反映させるために鍵の押鍵力に応じた鍵操作を検出する鍵操作検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、このような鍵操作検出装置を用いた鍵盤装置として、例えば、特開２００３−２９７５６号公報に開示されたものがある。この従来の鍵盤装置では、鍵（３０）の押鍵ストローク後に鍵（３０）をさらに下方に押下したとき、下方への力を下限ストッパホルダ（５１）を介して板状部材（５０）に伝え、この板状部材（５０）を下方に撓ませて、この下限ストッパホルダ（５１）の変位量をセンサ（５５）により検出する。そして、このセンサ（５５）による検出信号を、例えば、音色、音量、ピッチ、リバーブ、パン、ビブラート等に反映させて楽音を制御するようにしている。
【特許文献１】特開２００３−２９７５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ここで、鍵の押鍵ストローク後に例えば鍵盤全体を押下するような感覚で、強い鍵操作力で押下する場合があり、上記板状部材（弾性部材）にはかなりの弾性強度を必要としている。このため、上記のような鍵操作力による板状部材の変位量（下限ストッパホルダの変位量）すなわちセンサに与える変位量は僅かな量にしかならず、センサ検出信号の分解能を充分にとることができないという問題がある。
【０００４】
また、板状部材の変位量は、この板状部材の演奏者側先端部に近くなるほど大きくなるが、このような先端部近傍にセンサを設けるのは構造上困難であり、センサを鍵盤装置の内部に設ける必要がある。しかし、センサを板状部材の基端部（固定部側端部）に近い方に設けるとなると、センサに与えられる変位量はさらに小さくなってしまう。このため、センサの取り付け位置に制限を受け、設計自由度が低いという問題がある。
【０００５】
ここで、後述本発明と上記従来の技術とを比較するために、従来の構造と上記各変位量の関係を原理的に図示すると例えば図５のようになる。図５において、弾性部材Ａ（板状部材）は端部が固定部Ｂ（例えば鍵フレーム）に固定され、センサＣは弾性部材Ａの所定位置である作用点Ｄに接触している。弾性部材Ａの固定部側端部は基端部Ｅであり、弾性部材Ａの上記基端部Ｅと反対側の端部は押鍵ストローク後に鍵から操作力［Ｗ］を受ける荷重点Ｆとなっている。また、基端部Ｅから荷重点Ｆまでの距離を［Ｌ1 ］、基端部Ｅから作用点Ｄまでの距離を［Ｌ2 ］とする。
【０００６】
この構成で、操作力［Ｗ］の作用による荷重点Ｆの下方への変位を［Ｖ1 ］、作用点Ｄの下方への変位を［Ｖ2 ］とすると、材料力学でも知られているように、変位［Ｖ2 ］は次式（１）のように表せる。
【０００７】
【数１】
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【０００８】
したがって、Ｌ2 ＝（１／２）×Ｌ1 であるとすると、Ｖ2 ＝（５／１６）×Ｖ1 ＝０．３１２５×Ｖ1 となり、センサＣに与えられる変位［Ｖ2 ］は荷重点Ｆの変位［Ｖ1 ］の３分の１以下となる。
【０００９】
本発明は、鍵操作力を検出して楽音に反映させるような鍵操作検出装置において、上記のようなセンサに与えられる変位が大きくなるように改良し、センサの検出分解能を向上させるとともに、センサの取り付け位置を自由に設定でき設計自由度を高めることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１の鍵操作検出装置の構成作用を図１に基づいて説明する。図１において、鍵操作力［Ｗ］にて変位する第１弾性部材Ａは端部が固定部Ｂに固定され、被検出第２弾性部材ＡＡは端部が支持部材ＢＢに固定されている。鍵操作力［Ｗ］を受ける位置である荷重点Ｆを基準として被検出第２弾性部材ＡＡの基端部ＥＥが第１弾性部材Ａの基端部Ｅより遠くに設けられている。また、被検出第２弾性部材ＡＡはその鍵操作力［Ｗ］を受ける位置である荷重点ＦＦが第１弾性部材Ａの鍵操作力［Ｗ］を受けて変位する位置（荷重点Ｆ）の近傍であって、被検出第２弾性部材ＡＡと第１弾性部材Ａは該変位する位置（荷重点Ｆ，ＦＦ）で互いに連動する。
【００１１】
センサＣが被検出第２弾性部材ＡＡの作用点ＤＤに接触している。第１弾性部材Ａの基端部Ｅから荷重点Ｆまでの距離を［Ｌ1 ］、該基端部Ｅから作用点ＤＤまでの距離を［Ｌ2 ］、被検出第２弾性部材ＡＡの基端部ＥＥから荷重点ＦＦまでの距離を［Ｌ3 ］とすると、被検出第２弾性部材ＡＡの基端部ＥＥから作用点ＤＤまでの距離は（Ｌ3 −Ｌ1 ＋Ｌ2 ）となる。
【００１２】
この構成で、操作力［Ｗ］の作用による荷重点Ｆ，ＦＦの下方への変位を［Ｖ1 ］、作用点ＤＤの下方への変位を［Ｖ3 ］とすると、前掲の式（１）における［Ｖ1 ，Ｖ2 ，Ｌ1 ，Ｌ2 ］と同様な関係が、図１に示した上記［Ｖ1 ，Ｖ3 ，Ｌ3 ，（Ｌ3 −Ｌ1 ＋Ｌ2 ）］にも適用できるので、変位［Ｖ3 ］は次式（２）のように表せる。
【００１３】
【数２】
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【００１４】
したがって、図５の場合と同条件とするためＬ2 ＝（１／２）×Ｌ1 とし、また、仮にＬ3 ＝２×Ｌ1 とすると、Ｖ3 ＝（８１／１２４）×Ｖ1 ＝０．６５×Ｖ1 となる。すなわち、図５と比較して、荷重点Ｆに対するセンサＣの位置、及び荷重点Ｆの変位（あるいは第１弾性部材Ａのバネ定数）を変えずに、センサＣによる検出変位量を０．６５／０．３１２５＝２．０８倍にできる。この作用は、Ｌ3 ＞Ｌ1 であること、すなわち、荷重点Ｆを基準として被検出第２弾性部材ＡＡの基端部ＥＥが第１弾性部材Ａの基端部Ｅより遠くに設けられていることによる。
【００１５】
請求項２の鍵操作検出装置の構成作用を図２に基づいて説明する。図２において、鍵操作力［Ｗ］にて変位する弾性部材Ａは端部が固定部Ｂに固定され、被検出部材Ｇは端部が支点部Ｈに支持されている。鍵操作力［Ｗ］を受ける位置である荷重点Ｆを基準として被検出部材Ｇの基端部である支点部Ｈが弾性部材Ａの基端部Ｅより遠くに設けられている。また、被検出部材Ｇはその鍵操作力［Ｗ］を受ける位置である荷重点ＦＦが弾性部材Ａの鍵操作力［Ｗ］を受けて変位する位置（荷重点Ｆ）の近傍であって、被検出部材Ｇは該変位する位置（荷重点Ｆ，ＦＦ）で互いに連動して、支点部Ｈを中心として回動する。
【００１６】
センサＣが被検出部材Ｇの作用点ＤＤに接触している。弾性部材Ａの基端部Ｅから荷重点Ｆまでの距離を［Ｌ1 ］、該基端部Ｅから作用点ＤＤまでの距離を［Ｌ2 ］、被検出部材Ｇの支点部Ｈから荷重点ＦＦまでの距離を［Ｌ4 ］とする。
【００１７】
この構成で、操作力［Ｗ］の作用による荷重点Ｆ，ＦＦの下方への変位を［Ｖ1 ］、作用点ＤＤの下方への変位を［Ｖ4 ］とすると、比例関係から、変位［Ｖ4 ］は次式（３）のように表せる。
【００１８】
【数３】
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【００１９】
したがって、図５の場合と同条件とするためＬ2 ＝（１／２）×Ｌ1 とし、また、仮にＬ4 ＝２×Ｌ1 とすると、Ｖ4 ＝（３／４）×Ｖ1 ＝０．７５×Ｖ1 となる。すなわち、図５と比較して、荷重点Ｆに対するセンサＣの位置、及び荷重点Ｆの変位（あるいは第１弾性部材Ａのバネ定数）を変えずに、センサＣによる検出変位量を０．６５／０．３１２５＝２．４倍にできる。この作用は、Ｌ4 ＞Ｌ1 であること、すなわち、荷重点Ｆを基準として被検出部材Ｇの支点部Ｈが弾性部材Ａの基端部Ｅより遠くに設けられていることによる。
【００２０】
このように、Ｌ2 をＬ1 に近づけることでセンサによる検出変位量は拡大できるが実装の制約等でセンサの取付位置の移動が困難な場合に、請求項１及び請求項２の発明は有効である。また、第１弾性体のバネ定数を下げる（すなわち柔らかくする）こででもセンサによる検出変位量は拡大できるが、応答速度が落ちる等の性能の制約の理由でバネ定数の変更が困難な場合にも、請求項１及び請求項２の発明は有効である。
【００２１】
なお、図１の構成において、被検出第２弾性部材ＡＡの荷重点ＦＦは、第１弾性部材Ａの鍵操作力［Ｗ］を受けて変位する位置（荷重点Ｆ）と一致しているのが好ましく、また、図２の構成において、被検出部材Ｇの荷重点ＦＦは、弾性部材Ａの鍵操作力［Ｗ］を受けて変位する位置（荷重点Ｆ）と一致しているのが好ましい。しかし、これらの互いの位置は僅かにずれた位置でもよい。すなわち請求項１及び請求項２における「近傍」とは一致している点をも含んでいる。
【発明の効果】
【００２２】
請求項１または請求項２の鍵操作検出装置によれば、鍵操作力を検出して楽音に反映させるような鍵操作検出装置において、センサに与えられる変位が大きくなり、センサの検出分解能が向上するとともに、センサの取り付け位置を自由に設定でき設計自由度を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の一実施形態について説明する。なお、この明細書において、鍵盤装置（電子楽器）の「上下左右」を指す場合、演奏時の演奏者側（鍵盤側）から見た正立状態の「上下左右」とする。また、「前後方向（あるいは手前と奥）」を指す場合、演奏者側を「前、手前」、背面側を「後、奥」とする。
【００２４】
図３は本発明の実施形態の鍵操作検出装置を適用した電子楽器の鍵盤装置の断面図、図４は同鍵盤装置の裏側から見た一部斜視図であり、図３は図４のＡ−Ａ矢視断面図である。この鍵盤装置は電子オルガン用の鍵盤装置であり、実施形態の鍵操作検出装置１０により鍵の押離鍵方向（上下方向）の押鍵力を検出するとともに、図示しないセンサにより鍵並び方向の押鍵力を検出して、音色、音量、ピッチ、リバーブ、パン、ビブラート等をの楽音制御を行えるようにしたものである。なお、図３及び図４の鍵操作検出装置１０は、鍵盤の右側部分に構成されたものを図示しているが、鍵盤の左側にも同様に（左右対称に）構成されており、これにより、センサによる押離鍵方向の押鍵操作の検出精度を向上させている。
【００２５】
鍵フレーム１は、当該鍵盤装置を楽器本体に固着するための固定フレーム１１と、可動フレーム１２と、該固定フレーム１１と可動フレーム１２とを連結するヒンジ部１３とで構成され、この固定フレーム１１、可動フレーム１２及びヒンジ部１３は硬質の合成樹脂で金型により一体成型されている。ヒンジ部１３は鍵並び方向の厚みが薄いリブ状に形成してそのリブを鍵並び方向に複数併設したものであり、このヒンジ部１３の弾性により、可動フレーム１２は固定フレーム１１に対して鍵並び方向に僅かに揺動可能とされている。なお、固定フレーム１１及び可動フレーム１２はヒンジ部１３と同様に垂直面をなす多数のリブ等により軽量で堅牢な構造になっている。
【００２６】
鍵（白鍵及び黒鍵）２は奥側の基端部２ａにおいて、固定フレーム１１の上部の鍵支持部１１ａに回動自在となるように取り付けられている。なお、図３では白鍵についてその断面が現れ黒鍵は白鍵に隠れているので、以下、主に白鍵について説明するが黒鍵についても白鍵と同様な構成になっている。固定フレーム１１のバネ係止部１１ｂと鍵２のバネ受部２ｂとの間には復帰用バネ２１が装着される。復帰用バネ２１は鍵２を上方に付勢しており、押鍵後に離鍵されると鍵２を非押鍵状態の位置に復帰させる。
【００２７】
鍵２の前寄りには２枚のストッパ当接片２ｃが下方に延設されている（黒鍵の場合は先端近傍）。また、可動フレーム１２の先端には鍵ガイド支持部１２ａが該可動フレーム１２と一体に形成されるとともに、この鍵ガイド支持部１２ａには鍵ガイド１２１が嵌着されており、鍵２のストッパ当接片２ｃが鍵ガイド１２１を挟むようにして上下方向に摺動可能となっている。これにより、鍵２の鍵並び方向の揺動は、鍵ガイド１２１によって抑制される。より正確には、鍵２を鍵並び方向に揺動させると、その力がキーガイド１２１を介して可動フレーム１２に伝わり、可動フレーム１２が固定フレーム１１に対して鍵並び方向に揺動する。なお、可動フレーム１２上には、キースイッチ４１等を取り付けた回路基板４が配設されており、鍵２の押離鍵に応じたキーオン、キーオフ等がキースイッチ４１により検出される。
【００２８】
実施形態の鍵操作検出装置１０は可動フレーム１２に配設されており、この鍵操作検出装置１０は可動フレーム１２の鍵並び方向の揺動とは独立に、鍵の押鍵操作を検出する。可動フレーム１２には裏面に延びるボス１２ｃ，１２ｃが該可動フレーム１２と一体に形成されており、このボス１２ｃ，１２ｃの下端部には、第１弾性部材（板バネ）５と延長座金６とがネジＮ１，Ｎ１により伴締めして固定されている。なお、図４に示すように、第１弾性部材５，５は当該一つの鍵操作検出装置について左右一対に設けられ、各々の第１弾性部材５，５はネジＮ１，Ｎ１，Ｎ１，Ｎ１によりそれぞれ４箇所で固定されている。この第１弾性部材５は鋼鈑で形成され、可動フレーム１２の下部で該可動フレーム１２よりも前方側に突出して延設されている。
【００２９】
第１弾性部材５の前端部には金属板を曲げ加工して形成した下限ストッパレール７がネジＮ２，Ｎ２，Ｎ２，Ｎ２により取り付けられている。下限ストッパレール７は鍵並び方向に長尺の部材であり、全鍵に亘ってストッパ当接片２ｃの下方に配置されている。また、下限ストッパレール７上に、は全鍵のストッパ当接片２ｃの下端２ｃ１に対向するように長尺の下限ストッパフェルト７１（図３）が接着して配設されている。
【００３０】
また、可動フレーム１２の前端側には鍵ガイド支持部１２ａの付け根部に沿って鍵並び方向に延びる上限ストッパレール部１２２が形成されており、この上限ストッレール部１２２の下面には、全鍵のストッパ当接片２ｃの鈎部上端２ｃ２に対向するように長尺の上限ストッパフェルト１２２ａ（図３）が接着して配設されている。
【００３１】
図４に示すように、可動フレーム１２の下部に第１弾性部材５と伴に固定された延長座金６は、金属板の抜き及び曲げ加工により形成されており、この延長座金６は、第１弾性部材５，５の対向部にそれぞれ固着された一対のアーム部６１，６１とこのアーム部６１，６１の後端部を連結する連結部６２とを一体形成したものである。アーム部６１，６１は鍵並び方向の垂直断面形状がコ字状となる形状にされており、曲げ応力に対して剛性を有している。
【００３２】
この延長座金６の連結部６２には、この連結部６２から前方（鍵２の先端側）に延びる鋼鈑製の被検出第２弾性部材（板バネ）８がネジＮ３によって端部を固着されている。この被検出第２弾性部材８は第１弾性部材５，５の間隙に配置されるとともに、その前端部８ａを下限ストッパレール７の水平曲げ部７ａに下から当接させることにより、前端部８ａ側が下方に僅かに湾曲するように弾性変形されている。こにれより、この被検出第２弾性部材８の前端部８ａは加減ストッパレール７（水平曲げ部７ａ）に常時当接されている。可動フレーム１２の前方寄りの位置には位置検出センサ９が取り付けられており、この位置検出センサ９のセンシングロッド９ａは、該位置検出センサ９の下部から突出してその先端を被検出第２弾性部材８に当接されている。
【００３３】
以上の構成により、鍵２の非押鍵（離鍵）時には、復帰用バネ２１により鍵２の前端が上がる方向に付勢され、ストッパ当接片２ｃの鈎部上端２ｃ２が上限ストッパフェルト１２２ａに当接して非押鍵状態の位置になる。また、鍵２の押鍵時には、ストッパ当接片２ｃの下端２ｃ１が下限ストッパフェルト７１に当接し、通常の押鍵状態となる。すなわち、このストッパ当接片２ｃが上限ストッパフェルト１２２ａに当接する位置から下限ストッパフェルト７１に当接する位置までが、鍵２の押鍵ストロークとなる。
【００３４】
この押鍵ストローク後に、鍵２に対して更に押下するように押圧力を加えると、ストッパ当接片２ｃにより下限ストッパフェルト７１及び下限ストッパレール７が押し下げられ、この下限ストッパレール７の水平曲げ部７ａにより被検出第２弾性部材８の前端部８ａが押し下げられる。したがって、位置検出センサ９のセンシングロッド９ａの位置で被検出第２弾性部材８は下に変位し、この変位量が位置検出センサ９により検出される。なお、この位置検出センサ９は被検出第２弾性部材８の上側にあり、図１のセンサＣと位置が逆になっているが、このセンサ位置での被検出第２部材８の変位量を検出することは同じであり、このセンサの上下位置の違いは本質的なことではない。
【００３５】
ここで、この実施形態の構成と前記図１の構成（「」でくくった構成）との対応関係を説明すると、可動フレーム１２が「固定部Ｂ」、延長座金６が「支持部材ＢＢ」、下限ストッパレール７の水平曲げ部７ａと被検出第２部材８の前端部８ａとの接点が「荷重点Ｆ，ＦＦ」にそれぞれ対応している。そして、図３に示したように、第１弾性部材５の基端部Ｅから荷重点Ｆまでの距離［Ｌ1 ］と、被検出第２弾性部材８の基端部ＥＥから荷重点ＦＦまでの距離［Ｌ3 ］とは、Ｌ3 ＞Ｌ1 の関係にあり、この実施形態においても図１と同様な作用効果が得られる。
【００３６】
上記実施形態の被検出第２部材（板バネ）８に代えて、硬質の非弾性部材（あるいは弾性部材）で、被検出第２部材８と同程度のサイズの被検出部材を用い、この被検出部材の端部を、例えば延長座金６の連結部６２の近傍を支点として支持するとともに第１弾性部材５，５の間に配設し、さらに、被検出部材が前端部が下限ストッパレール７の水平曲げ部７ａに当接するように、該被検出部材を上方（図１において時計回り方向）に付勢するようにしてもよい。これにより、前記図２の構成とすることができ、請求項２と同様な作用効果を得ることができる。
【００３７】
実施形態では、第１弾性部材５の鍵操作力を受ける位置と、被検出第２弾性部材８の鍵操作力を受ける位置とは直接接触しておらず、下限ストッパレール７を介して互いに連動するようになっているが、第１弾性部材と被検出第２弾性部材との上記両位置が直接接触するような構成となっていてもよい。
【００３８】
以上の実施形態では、鍵操作検出装置を、鍵並び方向の揺動も検出する鍵盤装置に適用した例であるが、この鍵並び方向の揺動を検出しない構成の鍵盤装置にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の鍵操作検出装置の第１の構成作用を説明する図である。
【図２】本発明の鍵操作検出装置の第２の構成作用を説明する図である。
【図３】本発明の実施形態の鍵操作検出装置を適用した電子楽器の鍵盤装置の断面図である。
【図４】同鍵盤装置の裏側から見た一部斜視図である。
【図５】従来の鍵操作検出装置の構成作用を説明する図である。
【符号の説明】
【００４０】
２…鍵、５…第１弾性部材（Ａ）、６…延長座金（支持部材ＢＢ）、８…被検出第２弾性部材（ＡＡ）、１２…可動フレーム（固定部Ｂ）、ＥＥ…基端部
【図１】
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【図２】
2005202191.tif 000007
【図３】
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【図４】
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【図５】
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