(57)【要約】【課題】電子鍵盤楽器のキィータッチ感及び音の発生タイミング等を全てアコースティックピアノのそれに近づける。【解決手段】各鍵の下部スペースにアコースティックピアノのハンマー駆動機構とほぼ同等の構造を収納し、微少スペース内でアコースティックピアノのキィータッチ感が得られる構造とすると共に、鍵の押下位置を連続して検知するアナログ式の鍵位置検出センサと、ハンマーの仮想打弦位置を検知する打弦センサとを設け、打弦センサの検出タイミングで音の発生を制御し、鍵位置検出センサの検出信号で鍵の押下速度を算出し、これにより音量を制御し、更に鍵位置検出信号で止音に至る減衰特性を制御し、鍵操作によって音の表情をアコースティックピアノと同等に表現可能とした。【選択図】  図１２
2005092057.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ａ、一端が回動自在に支持され、他端がバネにより上向に弾性偏倚力が与えられ、この弾性偏倚力がストッパに与えられて所定の上限位置から所定のストロークで下向に回動することができる電子鍵盤楽器用の鍵と、
Ｂ、上記鍵の回動面とほぼ同一面を回動面となる姿勢で上記鍵の下面に回動自在に支持され、この回動支点から下向に突出した操作レバー部と、上記回動支点から上記操作レバー部の延長方向と交叉する向に突出した副レバー部とによって構成されるジャックと、
Ｃ、上記ジャックの操作レバー部の下端位置よりわずかに上記鍵の回動支点側に変位した位置で上記鍵の下部において上記鍵の回動面とほぼ同一の回動面となる姿勢でフレームに回動自在に支持されたハンマーアームと、
Ｄ、このハンマーアームの上記鍵の回動支点側の端部に装着されたハンマーと、
Ｆ、上記ハンマーアームの回動支点位置より上記鍵の回動遊端側に変位した位置で上記ジャックの操作レバー部の下端面が円周面に接する姿勢で上記ハンマーアームに装着されたハンマーローラと、
Ｇ、このハンマーローラの装着位置より上記鍵の回動遊端側に上記ハンマーアームから突出して延長された延長部と、
Ｈ、上記鍵の回動遊端側の下面から下向に突出された突出部と、
Ｉ、この突出部に回動自在に装着され上記ハンマーローラに下向の弾性偏倚力を与えるレペティションレバーと、
Ｊ、上記鍵が上記上限位置に戻る動作中に上記ジャックを初期位置に戻すための偏倚力を与えるレペティションスプリングと、
Ｋ、上記突出部の上記ハンマーアームの延長部と対向する面に装着され振動吸収性の材料で構成されたバックチェッククロスと、
Ｌ、上記鍵の回動量に対応したアナログ信号を発信し、上記鍵の回動位置を検出する鍵位置センサと、
Ｍ、上記ハンマーアームが打弦仮想位置に振り上がったことを検出する打弦検出センサと、
を具備していることを特徴とする鍵盤装置。
【請求項２】
請求項１記載の鍵盤装置において、上記鍵位置検出センサの検出信号を上記鍵の押下速度検出信号として利用することを特徴とする鍵盤装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の鍵盤装置の何れかにおいて、上記鍵位置センサの検出信号を上記鍵の打弦後の押下操作力検出信号に利用することを特徴とする鍵盤装置。
【請求項４】
請求項１乃至３記載の鍵盤装置の何れかにおいて、上記鍵位置センサの検出信号を音の減衰制御信号に利用することを特徴とする鍵盤装置。
【請求項５】
請求項１乃至４記載の鍵盤装置の何れかにおいて、上記鍵位置センサの検出信号を押鍵奏法の識別信号として利用することを特徴とする鍵盤装置。
【請求項６】
請求項１乃至５記載の鍵盤装置の何れかにおいて、上記鍵位置センサは鍵に装着した磁石と、フレーム側に装着した磁気検出素子とによって構成したことを特徴とする鍵盤装置。
【請求項７】
請求項１乃至５記載の鍵盤装置の何れかにおいて、上記鍵位置センサはフレーム側に装着した発光素子及びこの発光素子に並設した受光素子と、鍵側に装着され上記発光素子が発光した光を上記受光素子に反射させる反射板とによって構成したことを特徴とする鍵盤装置。
【請求項８】
請求項１乃至７記載の鍵盤装置の何れかにおいて、上記打弦検出センサはフレーム側に装着した押釦スイッチと、上記ハンマーアームに装着した操作子とによって構成し、上記押釦スイッチの装着位置を上記ハンマーアームの回動範囲内に仮想的に定めた打弦位置としたことを特徴とする鍵盤装置。
【請求項９】
請求項１乃至８記載の鍵盤装置の何れかにおいて、白鍵の回動遊端側の下面に複数の重り収納室を設け、この複数の重り収納室の任意の室に任意の個数の重りを格納する構成としたことを特徴とする鍵盤装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９記載の鍵盤装置の何れかにおいて、黒鍵の回動遊端側に重り収納室を設け、この重り収納室に所望の重量の重りを格納する構成としたことを特徴とする鍵盤装置。
【請求項１１】
請求項１乃至１０記載の鍵盤装置の何れかにおいて、各鍵に対応して設けたハンマーに、面積が異なる複数の重り装着領域を設け、この重り装着領域に所望の重量の重りを装着する構造としたことを特徴とする鍵盤装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は電子鍵盤楽器用の鍵盤装置に関し、特に形状が小形で演奏時に指に与える感触をアコースティックピアノの感触に限りなく近い感触を与えることができ、更に音の発生タイミング及び止音のタイミング、音の減衰度等も鍵の操作により制御することを可能とした鍵盤装置を提供しようとするものである。
【背景技術】
【０００２】
電子鍵盤楽器は一般に電気スイッチのオン、オフ操作を行う鍵盤として作用するものであるため、アコースティックピアノ（弦をハンマーでたたいて発音させるピアノ）のキィータッチ（打鍵時に指に与える感触）とは程遠い感触であった。然し乍ら、電子ピアノのようにピアノ音を模擬的に発音する電子鍵盤楽器ではキィータッチもアコースティックピアノの感触が要求される傾向にある。このために、打鍵時のキィータッチをアコースティックピアノのそれに似せる試みが各種考えられている。
【０００３】
例えば各音の高さ毎に並設された複数個の鍵と、その鍵に対応した複数個のレバーが鍵の押下げストロークの途中から作動されるレバー装置とを具備し、そのレバー装置の動作力特性をレバーのストロークが増えるごとに動作力が減少するように構成した電子楽器用鍵盤装置が提案されている（例えば特許文献１）。
【０００４】
そのほかにも鍵盤フレームに対し鍵を上下揺動自在に設け、この鍵の下方に鍵の押圧操作時に操作力を受けて回動し、押圧操作解除時に復帰するハンマーを設けた電子楽器の鍵盤装置において、鍵の押圧操作時における鍵とハンマーとの当接点を鍵の回動中心とハンマーの回動中心とを結ぶ直径を含む平面上に設けた電子楽器の鍵盤装置が提案されている（例えば特許文献２）。
【０００５】
更に、一つのアナログセンサを用いて押鍵速度と押鍵圧力を検出し、音の弱強制御及びアフタータッチコントロールを行う演奏操作子の操作状態検出装置が提案されている（特許文献３）。
【特許文献１】特公平７−７２６７号公報
【特許文献２】特公平８−７５７２号公報
【特許文献３】特開２０００−２２１９８０公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１で提案された鍵盤装置は構造的にシーソー構造の鍵と、この鍵に負荷を与えるためのレバーしかなく、ハンマーが存在しないため、アコースティックピアノのようなハンマーを跳ね上げる感触を得ることはできない。
つまり、アコースティックピアノではある程度の初速以上で鍵を押すとハンマーが跳ね上げられるため、通常の演奏時にレットオフ感は感じられないが、ゆっくり押し下げた時にレットオフが得られる。然し乍ら特許文献１で提案された構造では打鍵のスピードに係わらず常にレバーの負荷が鍵に掛かるためにアコースティックピアノとは異なる感触になる。
【０００７】
一方、特許文献２で提案された鍵盤装置では鍵がハンマーを直接押し、テコの原理により負荷を感じさせる構造であるため、押鍵の途中でハンマーの負荷が鍵から外れることが無いためにレットオフ感が全く得られない欠点がある。
【０００８】
これらの欠点を一掃するために、本出願人は「特願２００２−２８２８９３号」により白鍵及び黒鍵の各下部にハンマーアーム、ハンマージャック、ハンマーローラ、レペティションアーム等のアコースティックピアノに備えられているハンマー駆動機構を格納した構造の鍵盤装置を提案した。この先に提案した鍵盤装置によれば白鍵及び黒鍵の下部のスペースにアコースティックピアノのハンマー駆動機構と同等の機能を持つ擬似的なハンマー駆動機構を格納したから、小形で然も指に与えられる感触がアコースティックピアノに限りなく近い鍵盤装置を提供することができた。
【０００９】
然し乍ら、この先に提案した鍵盤装置では打鍵速度の検出及び打鍵位置の検出を光学スイッチの位置をハンマーが通過する時間を計測し、その計測値によりハンマーの振り上げ速度及びハンマーの振り上げ位置の検出を行う構造とした点を提案している。この検出構造では音の表現が画一化され、音の表現に不足を感ずることが判明した。
【００１０】
この不都合を解消するには特許文献３で提案されているアナログセンサにより鍵の位置に対応する信号を得ると共に、このアナログセンサの検出信号を用いて鍵の押鍵速度を計算により求め、更に、アナログセンサの検出信号により打弦位置を検出する方法を採っている。
この打弦位置の検出方法を採った場合、鍵をゆっくり押下操作しても、鍵の押下位置が仮想した打弦位置に達すると音源（電気的な音源）から信号を発生させてしまうため、この点でアコースティックピアノの感触と異なるものとなる。
【００１１】
この発明の目的は指に与えられる感触が限りなくアコースティックピアノの感触に近く、然も音の表現もアコースティックピアノのそれに近づけることができる鍵盤装置を提案しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この発明の請求項１では、一端が回動自在に支持され、他端がバネにより上向に弾性偏倚力が与えられ、この弾性偏倚力がストッパに与えられて所定の上限位置から所定のストロークで下向に回動することができる電子鍵盤楽器用の鍵と、鍵の回動面とほぼ同一面を回動面となる姿勢で鍵の下面に回動自在に支持され、この回動支点から下向に突出した操作レバー部と、回動支点から操作レバー部の延長方向と交叉する向に突出した副レバー部とによって構成されるジャックと、ジャックの操作レバー部の下端位置よりわずかに鍵の回動支点側に変位した位置で鍵の下部において鍵の回動面とほぼ同一の回動面となる姿勢でフレームに回動自在に支持されたハンマーアームと、このハンマーアームの鍵の回動支点側の端部に装着されたハンマーと、ハンマーアームの回動支点位置より鍵の回動遊端側に変位した位置でジャックの操作レバー部の下端面が円周面に接する姿勢でハンマーアームに装着されたハンマーローラと、このハンマーローラの装着位置より鍵の回動遊端側にハンマーアームから突出して延長された延長部と、鍵の回動遊端側の下面から下向に突出された突出部と、この突出部に回動自在に装着されハンマーローラに下向の弾性偏倚力を与えるレペティションレバーと、鍵が上限位置に戻る動作中にジャックを初期位置に戻すための偏倚力を与えるレペティションスプリングと、突出部のハンマーアームの延長部と対向する面に装着され振動吸収性の材料で構成されたバックチェッククロスと、鍵の回動量に対応したアナログ信号を発信し、鍵の回動位置を検出する鍵位置センサと、ハンマーアームが打弦仮想位置に振り上がったことを検出する打弦検出センサとを具備している鍵盤装置を提案する。
【００１３】
この発明の請求項２では、請求項１記載の鍵盤装置において、鍵位置検出センサの検出信号を鍵の押下速度検出信号として利用する鍵盤装置を提案する。
【００１４】
この発明の請求項３では、請求項１又は２記載の鍵盤装置の何れかにおいて、鍵位置センサの検出信号を鍵の打弦後の押下操作力検出信号に利用する鍵盤装置を提案する。
この発明の請求項４では、請求項１乃至３記載の鍵盤装置の何れかにおいて、鍵位置センサの検出信号を音の減衰制御信号に利用する鍵盤装置を提案する。
この発明の請求項５では、請求項１乃至４記載の鍵盤装置の何れかにおいて、鍵位置センサの検出信号を押鍵奏法の識別信号として利用する鍵盤装置を提案する。
この発明の請求項６では、請求項１乃至５記載の鍵盤装置の何れかにおいて、鍵位置センサは鍵に装着した磁石と、フレーム側に装着した磁気検出素子とによって構成した鍵盤装置を提案する。
この発明の請求項７では、請求項１乃至５記載の鍵盤装置の何れかにおいて、鍵位置センサはフレーム側に装着した発光素子及びこの発光素子に並設した受光素子と、鍵側に装着され発光素子が発光した光を受光素子に反射させる反射板とによって構成した鍵盤装置を提案する。
【００１５】
この発明の請求項８では、請求項１乃至７記載の鍵盤装置の何れかにおいて、打弦検出センサはフレーム側に装着した押釦スイッチと、ハンマーアームに装着した操作子とによって構成し、押釦スイッチの装着位置をハンマーアームの回動範囲内に仮想的に定めた打弦位置とした鍵盤装置を提案する。
この発明の請求項９では、請求項１乃至８記載の鍵盤装置の何れかにおいて、白鍵の回動遊端側の下面に複数の重り収納室を設け、この複数の重り収納室の任意の室に任意の個数の重りを格納する構成とした鍵盤装置を提案する。
この発明の請求項１０では、請求項１乃至９記載の鍵盤装置の何れかにおいて、黒鍵の回動遊端側に重り収納室を設け、この重り収納室に所望の重量の重りを格納する構成とした鍵盤装置を提案する。
この発明の請求項１１では、請求項１乃至１０記載の鍵盤装置の何れかにおいて、各鍵に対応して設けたハンマーに、面積が異なる複数の重り装着領域を設け、この重り装着領域に所望の重量の重りを装着する構造とした鍵盤装置を提案する。
【発明の効果】
【００１６】
この発明による鍵盤装置によれば、白鍵及び黒鍵の何れでも、各鍵の下部にハンマー及びハンマーアーム、ハンマーローラ、ジャック、レペティションレバー等を配置し、アコースティックピアノのハンマー駆動機構と同等の構造のハンマー駆動機構を設けたから、白鍵及び黒鍵の別を問わずに指に与えられる感触は限りなくアコースティックピアノの感触に近づけることができる。
【００１７】
更に、この発明によれば鍵の位置の変化に対応した信号を発信する鍵位置検出センサと、仮想的に設定した打弦位置にハンマーが振り上がったことを検出する打弦検出センサとを設けたから、ハンマーが仮想的に設定した打弦位置に振り上がらない限りは打弦を検出しないから、鍵をゆっくりと押下した場合はハンマーが振り上げられないため、音の発生を阻止することができる。この点でアコースティックピアノのキィータッチ感に近づけることができる。
【００１８】
更に、この発明では鍵位置検出センサの検出信号を鍵の押下速度検出信号として利用すると共に、打弦後の押下操作力検出信号にも利用し、更に、音の減衰制御信号にも利用し、更に、押鍵奏法の判別信号としても利用するから、これらの利用により音の表現は多様化され、アコースティックピアノの音の表現に近づけることができる。
【００１９】
また、この発明では白鍵には回動遊端側に複数の室を設け、この複数の室の任意の室に重りを格納する構造とし、更に、黒鍵用回動遊端側にも重り収納室を設け更に各鍵に対応して設けたハンマーにも面積が異なる複数の重り装着領域を設け、この重り装着領域に所望の重量の重りを装着する構造としたから、各鍵毎に適切な重量の重りを装着することができる。この結果、例えば低音側の鍵には重量の大きい重りを装着し手応えを大きくし、高音側では重りの重量を小さくして手応えを小さくするなどの設定を行なうことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
この発明では各鍵に磁石を取り付け、この磁石の取り付け面と対向するフレーム側にホール素子のような磁気センサを装着する。鍵を押下操作すると、磁石が磁気センサに近づき、鍵の押下量が大きくなるに伴って磁石と磁気センサとの間の間隔が小さくなる。磁気センサは鍵の押下量に比例して変化するアナログ信号を出力する。このアナログ信号の変化量から鍵の押下速度を計算で求めることができる。この押下速度の算出値により音量を制御すれば鍵の押下速度に比例した音量を得ることができる。
【００２１】
この発明では更にハンマーアームの回動範囲内の一点に押釦スイッチを設ける。この押ボタンスイッチの装着位置はハンマーアームが振り上がる最高位置とし、この最高位置（この位置を仮想的打弦位置とする）において、ハンマーアームに装着した操作子が押釦スイッチを押圧操作し、接点信号を発信する。この接点信号により音源（電子回路で構成した音源）から信号を発生させ打弦のタイミングで音の発生を開始させる。
【００２２】
鍵を押下状態に維持している間、音は予め電気的に設定されたエンベロープに従って減衰しながら出されつづける。鍵を上昇させると、鍵の位置を磁気センサで読み取り、予め設定した位置まで戻った時点で音の減衰を速め、予め設定した位置の範囲を鍵が通過する間に音の減衰時間を漸次変化させることができる。これにより鍵の戻り速度に応じて止音に到る間の減衰時間を変化させることができ、演奏者の意図する音の表情を表現することができる。つまり、アコースティックピアノにおけるダンパーの利き具合をコントロールするのと同等の表現を付加することができる。
【００２３】
この発明では更に、鍵の押下状態において、鍵に対する押下力を強めることにより、磁石の位置を打弦位置により更に磁気センサに近づけることができる。この磁石の位置の変化により磁気センサの信号を変化させ、この信号の変化を利用して一般に言われているアフタータッチコントロールを行うことができる。
【００２４】
更にこの発明では磁石と磁気センサとによって鍵位置検出センサを構成したから、鍵の押下操作特性を検出することができる。つまり、演奏者固有のキィータッチ感を検出することにより、キィータッチに適した音の発生を実現することができる。具体的な例としては一般にある著名な作曲家（ベートーベン）の曲目の中の或る一部の強打鍵音を演奏する場合のキィータッチは、他の作曲家の曲目のキィータッチとは異なるキィータッチで演奏すべきであるといわれている。この発明では鍵の位置を連続して検知する鍵位置検出センサを設けているから、鍵の動きを逐一監視することができる。この結果、意図して操作したキィータッチを検出することができ、検出の結果そのキィータッチに適した音の発生を実現することができる。
【実施例１】
【００２５】
図１乃至図４を用いてこの発明による鍵盤装置の一実施例を説明する。図１は白鍵１０Ａの非押下時、図２は白鍵１０Ａの押下状態、図３は黒鍵１０Ｂの非押下状態、図４は黒鍵１０Ｂの押下状態を示す。白鍵１０Ａと黒鍵１０Ｂの異なるところは、白鍵１０Ａは白鍵１０Ａの裏面から下向に突出した突出部１１Ａでレペティションレバー２０を支持する構造であるのに対して、黒鍵１０Ｂは黒鍵Ｂの前方に延長した延長部１１Ｂ（図３、図４参照）でレペティションレバー２０を支持する構造とした点であり、その他の構造は白鍵１０Ａと黒鍵１０Ｂは同一の構造である。従って、説明は主に図１と図２に示した白鍵１０Ａに関して行うことにする。
【００２６】
白鍵１０Ａは一端側がフレーム１００に対して回動自在に装着され、キィー固定バネ１２の偏倚力によって遊端側（白鍵部分）に上向の弾性偏倚力が与えられる。
上向の弾性偏倚力はストッパ１３に受け止められる。従って白鍵１０Ａはストッパ１３で決まる位置に静止し、この静止位置が上限位置に規定される。また、各鍵はガイド１１Cによって左右のぶれを制限されている。白鍵１０Ａが押下されると、突出部１１Ａの下端が図２に示すようにキィーストッパ１４に当接し、下限位置が決定され、上限位置と下限位置によって白鍵１０Ａのストロークが決定される。
【００２７】
この発明の特徴とする構造は白鍵１０Ａ及び黒鍵１０Ｂの各下部スペースにレペティションレバー２０とジャック３０とハンマーアーム４０と、ハンマーアーム４０に装着したハンマーローラ５０と、バックチェッククロス５５とを収納した構造とした点である。
これらのレペティションレバー２０と、ジャック３０と、ハンマーアーム４０と、ハンマーローラ５０は白鍵１０Ａおよび黒鍵１０Ｂのキィータッチを限りなくアコースティックピアノの感触に似せるために設けられるものである。
【００２８】
因みにアコースティックピアノではこれらのレペティションレバー２０と、ジャック３０、ハンマーアーム４０、ハンマーローラ５０、バックチェッククロス５５などは白鍵および黒鍵の延長線上に設けられ、鍵盤とハンマーの打弦機構が別々に配置されるため、ハンマーの打弦機構が占めるスペースが広く必要とされている。
この発明ではハンマー４２で弦を打弦するものでないため、ハンマー駆動機構を各鍵の下部に格納し、小さいスペースでアコースティックピアノのキィータッチ感を得るように構成した点を特徴とするものである。
【００２９】
以下にこの発明による構造によりアコースティックピアノのキィータッチ感が得られる理由を説明する。
各鍵１０Ａ、１０Ｂの下面に支持軸３１によってジャック３０が可動自在に装着される。ジャック３０の回動面は各鍵１０Ａ、１０Ｂの回動面と並行する面とされ、支持軸３１から下向に延長された操作レバー部３０Ａと、この操作レバー部３０Ａと交叉する向きに突出した副レバー部３０Ｂとを具備して構成される。操作レバー部３０Ａの下端はハンマーローラ５０の円弧面に接触して初期状態（鍵の非押下状態）とされる。
【００３０】
ハンマーローラ５０はハンマーアーム４０に装着されている。ハンマーアーム４０は軸４１によってジャック３０と同様に鍵１０Ａ、１０Ｂの回動面と平行する面を回動面となる姿勢で回動自在に軸支される。軸４１の位置を挟んでハンマーローラ５０の位置とは反対側の端部にハンマー（実質的には重り）４２が装着され、このハンマー４２の重量によって鍵１０Ａ及び１０Ｂを打鍵する際に打鍵の手応えを与える。尚、４４は板バネを示す。この板バネ４４でハンマーアーム４０を軸４１に押し付け、軸４１からハンマーアーム４０が脱落することを阻止している。
【００３１】
打鍵時の押下力はジャック３０の操作レバー部３０Ａを通じてハンマーローラ５０に与えられ、ハンマーローラ５０を介してハンマーアーム４０に伝達される。鍵１０Ａ、１０Ｂが強く押下された場合はジャック３０を構成する操作レバー部３０Ａはハンマーローラに瞬時に押下力を与えるため、ハンマー４２はほぼ瞬時に跳ね上げられ、ハンマー４２の重量で与えられる打鍵感が得られる。
【００３２】
跳ね上げられたハンマー４２が落下を始めると、ハンマーアーム４０の端部から演奏者側に延長した延長部分４３がバックチェッククロス５５に当接し、鍵１０Ａ及び１０Ｂが押下状態を保つ間、ハンマー４２はその位置に保持されハンマー４２の振り上げ位置が維持される。
【００３３】
次に、鍵１０Ａ又は１０Ｂを弱く押下した場合は、ジャック３０を構成する操作レバー部３０Ａの下端はハンマーローラ５０を介してハンマーアーム４０に押下力を与える。鍵１０Ａ又は１０Ｂの押下量がある位置まで達すると、ジャック３０を構成する副レバー３０Ｂがジャックストッパ３２に当接（図２及び図４参照）し、操作レバー部３０Ａを図の例では反時計廻り方向に回動させ、その先端はハンマーローラ５０との係合状態から外れる方向に移動する。
【００３４】
レペティションレバー２０はバネ２１によってハンマーローラ５０に下向の弱い力を与えているが、レペティションレバー２０がレペティションストッパ２２に当接を始めると、
レペティションレバー２０からハンマーローラ５０に対する偏倚力がなくなるため、操作レバー部３０Ａにハンマー４２の重量が全て伝達され、鍵１０Ａ、１０Ｂには強い反力が与えられる（このタイミングはハンマー４２が弦を打弦した時点に近似する）。この状態から操作レバー部３０Ａがハンマーローラ５０との係合から外されると、ハンマー４２はわずかに落下し、このときハンマーローラ５０はレペティションレバー２０に当接（図２及び図４参照）し、レペティションレバー２０の偏倚力によって受け止められる。この結果、鍵１０Ａ及び１０Ｂに掛かる反力は急激に軽くなり、アコースティックピアノと同様のレットオフ感が得られる。
このように、この発明によれば強く打鍵した場合と、弱く打鍵した場合とで異なる打鍵感が得られる点を特徴とするものであり、これはアコースティックピアノの打鍵感に限りなく近いものとなる。
【００３５】
この発明では更に、ジャック３０に対してレペティションスプリング２３を設けている。レペティションスプリング２３はアコースティックピアノにも設けられているスプリングであり、このレペティションスプリング２３の存在により鍵１０Ａ及び１０Ｂが非押下位置に戻る際に、レペティションスプリング２３の偏倚力によりジャック３０を初期位置（操作レバー部３０Ａの下端がハンマーローラ５０の上部に接する状態）に素早く戻し、次の打鍵を行うことができる状態に復帰させることができる。この結果高速連打が可能となる。この点もアコースティックピアノのキィータッチに近似させることができる。
【実施例２】
【００３６】
この発明では更に、白鍵１０Ａには回動遊端側に複数の重り収納室８１Ａ〜８１Ｅを設け、これら複数の重り収納室８１Ａ〜８１Ｅの任意の重り収納室８１Ａ〜８１Ｅに重りＷを格納することにより打鍵感を自由に設定することを可能とした点を提案する。
更に、ハンマー４２に面積が異なる重り装着領域Ａ１、Ａ２、Ａ３を設け、この重り装着領域Ａ１、Ａ２、Ａ３に各領域毎に用意した重みの異なる重りを装着（例えば貼り付ける）することによりハンマー４２から与えられる手応えを自由に設定することを可能としている。
また、黒鍵１０Ｂには回動遊端側に重り収納室８１Ｅを設けると共に、ハンマー４２に重り装着領域Ａ１、Ａ２、Ａ３の任意の領域に重りを装着してハンマー４２から与えられる手応えを自由に設定することができるように構成している。
【００３７】
このように、各鍵毎に重りを使って手応えを自由に設定できるように構成することにより、例えば低音側の鍵は打鍵感を重くし、高音側に向う程漸次打鍵感を軽くする等の設定が行えることになる。
【実施例３】
【００３８】
この発明では更に、図１乃至図４を用いて説明した構造に加えて白鍵１０Ａ及び黒鍵１０Ｂの押下量に伴う位置の検出を行う鍵位置検出センサ６０と、打弦位置を検出する打弦検出センサ７０を設けた構成を提案する。
鍵位置検出センサ６０としては健１０Ａ及び１０Ｂの動きを連続して追尾できるセンサであればよい。その一例としては磁石とホール素子のような磁気検出素子或は発光素子と受光素子とを並設し、発光素子から出射した光を健１０Ａ及び１０Ｂ側に設けた反射板で反射させてその距離の変化で受光素子から受光量の変化信号を取り出す構造の光学センサでもよい。
【００３９】
図１乃至図４に示す例では鍵１０Ａと１０Ｂに磁石６１を取付け、フレーム１００側に磁気検出素子６２を装着した構造で鍵位置検出センサ６０を構成した場合を示す。この構造によれば白鍵１０Ａ及び黒鍵１０Ｂの何れにしても、鍵を押下操作すると磁石６１が磁気検出素子６２に向って接近する動作を呈する。磁気検出素子６２が例えばホール素子である場合には、磁石６１の接近によりホール素子は図５に曲線Ａで示す電圧信号を出力する。
【００４０】
この電圧信号を一定の時間間隔Ｔ（コンピュータのサンプリング時間）で読み取り、時間間隔Ｔと鍵の移動量Δｄとにより鍵の押下速度を求めることができる。このためには電圧変化と鍵の押下位置との対応を求めておく必要があるが、特性が或るバラツキの範囲に入る磁気検出素子を用いることにより全ての鍵に関して一義的に決定することができる。鍵の押下速度Ｖは読み取りの時間間隔をＴ、この時間間隔Ｔで鍵が移動した距離（曲線Ａから換算する）をΔｄとすると、速度Ｖは
Ｖ＝Δｄ／Ｔ
で求められる。
【００４１】
この速度検出方法をとることにより、強打鍵したとき鍵の押下速度Ｖをより分解能よく算出することができる。つまり、磁気検出素子６２の出力信号は鍵の押下位置に対して連続して変化する、この連続的に変化する信号を一定の時間間隔Ｔで読み取るから強打鍵時はΔｄが大きくなり誤差の発生を少なくできる。従って、今まで分解能が足りなかった強打鍵時の押下速度のわずかな変化に対してもその速度の変化を忠実に算出値としてとらえることができ、打鍵速度Ｖに対応して音量を制御することにより、演奏者の意図する音の強弱を表現することができる。
【００４２】
この点で例えばフォトセンサを用いてハンマー４２がフォトセンサの位置を通過する時間を計測して打鍵速度を求める方式を採った場合、ハンマー４２がフォトセンサの位置を通過することを検出するには、フォトセンサの出力信号が、例えばＨ論理からＬ論理に変化し、更にＬ論理からＨ論理に戻った状態を一定時間間隔で読み込んでＬ論理の状態（ハンマー４２がフォトセンサを通過している状態）の時間を計測するから、Ｌ論理の時間を分解能よく計測するには読み込むための時間間隔Ｔ（サンプリング間隔）を極めて短くする必要がある。サンプリングの時間間隔を短くするにはクロック周波数が高い高性能なマイクロコンピュータを用いなければならないため、コストの上昇が著しい。
【００４３】
この発明では、連続的に変化する鍵位置検出信号から鍵の押下速度を検出するからサンプリング時間間隔Ｔを特別に短くしなくても押下速度Ｖが速い程分解能よく押下速度Ｖを求めることができる利点が得られる。
【実施例４】
【００４４】
この発明では更に、ハンマー４２が仮想的な打弦位置に達したことを検出する打弦検出センサ７０を設けている。この打弦検出センサ７０は例えば押釦スイッチ７０Ａと、この打釦スイッチ７０Ａを押圧操作する操作子７０Ｂとによって構成することができる。押釦スイッチ７０Ａは例えばゴム製のカバーの内部に接点スイッチを内蔵した押釦スイッチを用いることができ、この押釦スイッチ７０Ａをプリント基板７１に実装し、このプリント基板７１をフレーム１００に装着して固定する。この押釦スイッチ７０Ａの固定位置はハンマーアーム４０の回動範囲の最上位位置とされ、ハンマーアーム４０に突設した操作子７０Ｂが押釦スイッチ７０Ａを押圧操作する回動角位置をハンマー４２の仮想打弦位置と決定する。ハンマーアーム４０が仮想打弦位置に達した状態でハンマーアーム４０はハンマークッション４５に受け止められる。
打弦検出センサ７０の検出信号により音源から電気信号の発生を開始させることにより、打弦に同期して音の発生を開始させることができアコースティックピアノの打鍵感を達することができる。
【００４５】
ここで、仮に鍵位置検出センサ６０の検出信号を利用して打弦位置を決定する方法も考えられる。然し乍ら、この検出方法では設定した打弦位置を検出するには一定の時間間隔でサンプリングして検出するため、サンプリングで打弦位置を検出した時点のハンマー４２の位置と、実際のハンマー４２の位置とが、サンプリング誤差により一致しなくなり、発音のタイミングがわずかにずれてしまう不都合が生じるが、この発明ではこのような不都合は解消されている。
【実施例５】
【００４６】
この発明では鍵位置検出センサ６０の検出信号を打弦後の押下操作力検出信号に利用する点を提案する。打弦後の押下操作力とは一般にアフタータッチとも呼ばれ、ピアノ以外の楽器音を発生させる場合に発音中の音にトレモロを掛ける。或はビブラートを掛ける等の効果を付加することに利用する。このためにキィーストッパ１４として弾性変形量が比較的大きい材質を使用し、鍵１０Ａ、１０Ｂの押下力に対して鍵１０Ａ、１０Ｂがわずかなストロークの範囲で移動可能とする。磁石６１がこのわずかなストロークの範囲で移動することにより、磁気検出素子６２からその移動量に対応した電気信号を得ることができる。
【００４７】
ここで鍵１０Ａ、１０Ｂがキィーストッパ１４に接触している状態では磁石６１は磁気検出センサ６２に対して極わずかな間隙を介して接近している。この状態は図６に示す領域Ｂに相当し、この領域Ｂでは磁気検出センサ６２が例えばホール素子の場合に磁気検出特性の非線形のためにわずかな位置の変化に対して変動が大きい電気信号を得ることができる。この結果わずかな押下力の変化に対しても分解能の良い電圧信号を得ることができ、表現力の大きいアフタータッチ制御信号を得ることができる。
【実施例６】
【００４８】
この発明では更に、鍵位置検出センサ６０の検出信号を音の減衰制御信号に利用する点も請求する。つまり、アコースティックピアノでは鍵が元の位置に戻る際に、鍵の位置が或る位置まで戻るとダンパーが作動し、ダンパーが弦に接触して発音中の音を急激に減衰させる。音を発音してからダンパーによって音の減衰を開始するまで時間、減衰を開始させてから、音が完全に止音するまでの時間は演奏者のキィータッチでコントロールされる。このコントロールを以下ではダンパーコントロールと称すことにする。
【００４９】
この発明では鍵位置検出センサ６０の検出信号を利用してこのダンパーコントロールを実現しようとするものである。図７を用いてその実現の様子を説明する。図に示す曲線Ｃは鍵１０Ａ及び１０Ｂが打弦位置から元の位置に戻る際に鍵位置検出センサ６０が発生する位置検出信号を示す。鍵１０Ａ及び１０Ｂが位置Ａまで戻るとダンパーが弦に接触を始める位置と定め、位置Ｂまで戻ると音を完全に止音させるものと設定する。
【００５０】
従って、区間Ｄ１では音はダンパーによって影響されずに、音源の電気回路で定められたエンベロープに従って、減衰する状態を指す。ピアノの場合、打弦強度にもよるが、一般に５〜１０秒間程度掛かって音が止音に到る。区間Ｄ２はダンパーによって音が減衰する区間、区間Ｄ３は音が止まっている区間を示す。
【００５１】
この発明では区間Ｄ２において鍵１０Ａ及び１０Ｂの位置に応じて減衰時定数を数段階に分けて漸次変化させる制御を実行する。この実施例では区間Ｄ１では一定の時定数Ｔ０で減衰させ区間Ｄ２の内部は図７に示すように区間Ｄ２−１、Ｄ２−２、Ｄ２−３の３区間に仕分けし、各区間Ｄ２−１、Ｄ２−２、Ｄ２−３毎に減衰時定数をＴ１＞Ｔ２＞Ｔ３の順に変化させる場合を示す。ここで減衰時定数Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３の一例としてはＴ１は２秒後に音が止音に到る時定数、Ｔ２は１秒後に音が止音に到る時定数、Ｔ３は０．１秒後に止音に到る時定数とすることができる。
【００５２】
図８に減衰時定数を変化させるプログラムの概要を示す。
ステップＳＰ１で鍵が位置Ａに達したか否かを判定する。鍵の位置が位置Ａに達していなければステップＳＰ１とＳＰ２を繰り返し実行し、一定の減衰時定数Ｔ０で減衰する動作を維持する。この減衰時定数Ｔ０はダンパーに影響されない長い時定数である。
【００５３】
ステップＳＰ１で鍵の位置がＡに達していた場合、ステップＳＰ３に進み、鍵の位置がＡ２に達していない場合、区間Ｄ２−１に侵入したことを検出でき、ステップＳＰ４に進む。
ステップＳＰ４で減衰時定数をＴ１に切替えた後、ステップＳＰ１に戻る。
鍵の位置がＡ２に達した場合、ステップＳＰ５に進み、Ａ３に達していない場合、区間Ｄ２−２に存在していることを確認でき、ステップＳＰ６に進み、ステップＳＰ６で減衰時定数をＴ２に切り替える。
【００５４】
このようにして、鍵の位置が区間Ｄ２−１からＤ２−２、Ｄ２−３に移動するに伴って減衰時定数をＴ１＞Ｔ２＞Ｔ３の順に切替えることにより、演奏者のキィータッチにより各区間Ｄ１、Ｄ２−１、Ｄ２−２、Ｄ２−３に存在する時間をコントロールすることにより音が止音に到る時間を微妙に変化させることができ、アコースティックピアノのダンパーコントロールと同等の制御を実現することができる。尚、上述では区間Ｄ２の内部を３区間に仕分けしたが、仕分けする区間の数は幾つに採ってもよい。また各区間に設定する減衰時定数も任意の時定数に設定することができる。  
【実施例７】
【００５５】
この発明では更に、鍵位置検出センサ６０の検出信号を鍵の押鍵奏法の識別信号に利用することを提案する。本発明の発明者などは鍵位置検出センサ６０から得られる信号を観察することにより、この鍵位置検出信号により鍵の押鍵奏法を識別できることに着目した。図９に押鍵奏法の違いによる鍵位置検出信号の例を示す。図９に示す曲線Ａは通常に打鍵した鍵位置検出信号の変化を表わす。また曲線Ｂは著名な作曲家（ベートーベン）の作品を弾くのに適しているといわれている押鍵奏法で押鍵した場合の鍵位置検出信号の変化を示している。曲線Ｂの特性で弾くには一般に「指に体重を掛けて弾け」と言われている。
【００５６】
曲線ＡとＢを識別し、曲線Ｂが検出された時、その作曲家の作品に適した音色を発生するように音源の波形或はフィルタ等を切替制御すると、電子鍵盤楽器を更に一層アコースティックピアノに近づけることができる。曲線ＡとＢを区別する方法の一つを説明する。図９に示す押鍵の初期区間Ｘを拡大した図を図１０に示す。単位時間当たりの鍵の移動量を計測すると、通常の打鍵の場合の鍵の動きはｄｖ１、ｄｖ２、ｄｖ３、ｄｖ４、ｄｖ５のように変化する。ここで、ｄｖ１＞ｄｖ２、ｄｖ２＞ｄｖ３、ｄｖ３＞ｄｖ４、ｄｖ４＜ｄｖ５のように曲線Ａは単位時間当たりの変位量は前区間より小さくなる区間が多発する。
これに対し、曲線Ｂでは単位時間当たりの変位はほぼ一定量となり、特に前区間より小さくなる率は少ない。この違いを手掛りとすれば曲線ＡとＢを識別することができる。
【００５７】
図１１に押鍵奏法を認識するプログラムの概要を示す。
ステップＳＰ１で打鍵開始を検出する。
ステップＳＰ２で単位時間経過する毎に鍵の変位量を読み取る。
ステップＳＰ３でステップＳＰ２の実行回数Ｍを計数する。
ステップＳＰ４で前区間の変位量と現区間の変位量を比較し、前区間の変位量より現区間の変位量が小さいことを検出する。
ステップＳＰ５で前区間の変位量より現区間の変位量が小さいと判定した回数Ｃを計数する。
ステップＳＰ６で計数値Ｃが設定値より大きくなったことを検出すると、曲線Ａと判定し、通常の音色で発音させる。
ステップＳＰ６で計数値Ｃが設定値に達していない場合はステップＳＰ２に戻り、ステップＳＰ２〜ＳＰ５を繰返す。
ステップＳＰ４で前区間の変位量より現区間の変位量が大きいか等しいと判定した場合にはステップＳＰ８に進む。
ステップＳＰ８では変位量を読み取った回数Ｍと設定値とを比較し、回数Ｍが設定値に達している場合はステップＳＰ９で曲線Ｂと判定し、ステップＳＰ１０で音源の状態を切り替え、曲線Ｂの奏法に適した音色で発音させる。ステップＳＰ８で回数Ｍが設定値に達していない場合はステップＳＰ２に戻り、ステップＳＰ２〜ＳＰ４と、ステップＳＰ８のループを実行するか、又はステップＳＰ２〜ＳＰ４のループを実行し、計数値ＣとＭの値の推移により曲線ＡかＢかを判定する。
【００５８】
図１２に上述した各実施例をコンピュータで実現する場合のコンピュータ内部の様子を示す。ここでは電子楽器の機能（音源関係、音色制御関係、音量制御関係、音の立上り、立下りの制御関係等）に関しては電子楽器回路３００に集約して示すこととし、コンピュータ２００の内部にはこの発明で提案する新規な部分のみを示す。
【００５９】
図２に示す２００は例えばマイクロコンピュータを示す。マイクロコンピュータは周知のように、中央演算処理装置ＣＰＵ２０１と、書き替え可能なメモリＲＡＭ２０２と、読み出し専用メモリ２０３と、入力ポート２０４と出力ポート２０５等により構成される。入力ポート２０４には図１乃至図４を用いて説明した鍵盤装置の各鍵１０Ａと１０Ｂに装  着した鍵位置検出センサ群６００と、打弦位置検出センサ群７００とが接続される。  
【００６０】
書き替え可能なメモリＲＡＭ２０２は取り込んだデータを記憶すること等に利用される。読み出し専用メモリＲＯＭ２０３には各動作を実行するためのプログラムが書き込まれ、このプログラムが読み出されて中央演算装置ＣＰＵ２０１をプログラムに従って制御し、各種の動作が実行される。
【００６１】
ここでは鍵位置読取手段２０３Ａを構成するためのプログラム、打弦検出手段２０３Ｂを構成するプログラム、押下速度算出手段２０３Ｃを構成するプログラム、アフタータッチ制御手段２０３Ｄを構成するプログラム、音の減衰時間制御手段２０３Ｅを構成するプログラム、押下奏法検出手段２０３Ｆを構成するプログラムがそれぞれ書き込まれ、それぞれのプログラムが適時に実行され、打弦のタイミングの検出出力押鍵速度の算出出力、アフタータッチの制御信号の出力、音の減衰時間の制御信号の出力、押下奏法の検出結果を出力ポート２０５から出力させ、電子楽器回路３００に送りこむことにより電子楽器回路３００がその制御信号に従って制御され、音量の制御、音の発生タイミングの制御、音の減衰時間の制御などが実行される。  
【産業上の利用可能性】
【００６２】
この発明によれば電子鍵盤楽器を限りなくアコースティックピアノの操作性に近づけることができるから、小形な鍵盤でも大形ピアノと同等の演奏感を得ることができる。この結果、狭い室内でも大形ピアノと同等の演奏感を味わうことができ多くの利用者にピアノ本来の感触を楽しんでもらうことができる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】この発明の実施例１乃至実施例４を説明するための図。
【図２】この発明の実施例１乃至実施例４を説明するための図。
【図３】この発明の実施例１乃至実施例４を説明するための図。
【図４】この発明の実施例１乃至実施例４を説明するための図。
【図５】この発明の実施例３の動作を説明するための図。
【図６】この発明の実施例５を説明するための図。
【図７】この発明の実施例６を説明するための図。
【図８】この発明の実施例６を説明するための図。
【図９】この発明の実施例７を説明するための図。
【図１０】この発明の実施例７を説明するための図。
【図１１】この発明の実施例７を説明するための図。
【図１２】この発明の各実施例をコンピュータで実現する場合のコンピュータの内部の様子を説明するための図。
【符号の説明】
【００６４】
１０Ａ    白鍵                    ８１Ａ〜８１Ｅ    重り収納室
１０Ｂ    黒鍵                        Ａ１〜Ａ３    重り装着領域
２０    レペティションレバー          ２０３Ａ    鍵位置読取手段
３０    ジャック                      ２０３Ｂ    打弦検出手段
４０    ハンマーアーム                ２０３Ｃ    押下速度算出手段
４２    ハンマー                      ２０３Ｄ    アフタータッチ制御手段
５０    ハンマーローラ                ２０３Ｅ    音の減衰時間制御手段
６０    鍵位置検出センサ              ２０３Ｆ    押下奏法検出手段
７０    打弦検出センサ        
【図１】
2005092057.tif 000003
【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】
2005092057.tif 000009
【図８】
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【図９】
2005092057.tif 000011
【図１０】
2005092057.tif 000012
【図１１】
2005092057.tif 000013
【図１２】
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【手続補正書】
【提出日】平成15年9月19日(2003.9.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図８】
2005092057.tif 000015