(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子または受光素子のいずれか一方または両方との間が光ファイバーで接続されたセンサヘッドと、複数の前記センサヘッドが固定されるセンサプレートとを有する光ファイバーセンサにおいて、
前記センサプレートは、前記センサヘッドの各々に対応して設けられる穴部と、前記センサヘッドの各々に対応して設けられる所定の形状の位置決め部とを有し、
前記センサヘッドの各々は、ヘッド部と、ホルダ部とを有し、
前記ヘッド部は、前記光ファイバーの案内溝と、前記センサプレートの位置決め部の形状に対応した形状のヘッド側位置決め部と、穴部とを具備し、
前記ホルダ部は、前記ヘッド部の穴部に引っ掛けるヘッド部用爪と、前記センサプレートの穴部に引っ掛けるセンサプレート用爪と、前記案内溝に案内されている光ファイバーを狭持するための凸部材とを具備し、
前記ヘッド部を前記センサプレートの位置決め部に対応して載置し、当該ヘッド部の上から当該ホルダ部のセンサプレート用爪を前記センサプレートの穴部に引っ掛けると当該ホルダ部のヘッド部用爪が当該ヘッド部の穴部に引っ掛かるとともに、当該ヘッド部の案内溝に案内されている前記光ファイバーが、当該案内溝と当該ホルダ部の凸部材との間で狭持されることにより、前記センサヘッドが前記センサプレートに固定される
ことを特徴とする光ファイバーセンサ。
【請求項２】
発光素子または受光素子のいずれか一方または両方との間が光ファイバーで接続されたセンサヘッドと、複数の前記センサヘッドが固定されるセンサプレートとを有する光ファイバーセンサにおいて、
前記センサプレートは、前記センサヘッドの各々に対応して設けられる所定の形状の位置決め部と、前記センサヘッドの各々を弾性力により押圧する押圧部とを有し、
前記センサヘッドの各々は、前記光ファイバーの案内溝と、前記センサプレートの位置決め部の形状に対応した形状のヘッド側位置決め部とを有し、
前記センサヘッドを前記センサプレートの位置決め部に対応して載置し、当該センサヘッドを前記案内溝に前記光ファイバーが挿入された状態で前記押圧部によって当該光ファイバーを当該案内溝側に押圧すると、当該光ファイバーが、当該案内溝と当該押圧部との間で固定されるとともに、前記センサヘッドが前記センサプレートに固定される
ことを特徴とする光ファイバーセンサ。
【請求項３】
前記センサプレートの位置決め部は、複数の凹部または凸部から構成され、前記複数の凹部または凸部の各々の形状は、少なくとも他の凹部または凸部の形状とは異なる形状である
ことを特徴とする請求項１または２に記載の光ファイバーセンサ。
【請求項４】
前記凸部材には、前記案内溝との間で前記光ファイバーを挟持する弾性部材が設けられている
ことを特徴とする請求項１に記載の光ファイバーセンサ。
【請求項５】
前記押圧部には、前記案内溝との間で前記光ファイバーを挟持する弾性部材が設けられている
ことを特徴とする請求項２に記載の光ファイバーセンサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバーセンサのセンサヘッドに光ファイバーを固定する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来よりピアノ等の鍵盤楽器には、鍵又はハンマの動作を検出するセンサを設けたものがある。例えば、自動演奏ピアノは、演奏時の鍵やハンマの動作をセンサで検出して記録することができ、後で記録した演奏を再生（自動演奏）することができる。また、消音演奏ピアノは、打弦による演奏の代わりに、センサで検出した鍵やハンマの動作に合わせて対応する音高、タイミング及び音量を有する楽音を電子的に発生することができる。従って、演奏者は、このようにして発生した楽音をヘッドフォン等により聴くことにより近隣者に迷惑をかけずに演奏を行うことができる。
【０００３】
このような鍵又はハンマの動作を検出するセンサとして、光ファイバーセンサが使用されている。光ファイバーセンサとは、鍵やハンマ等の近接位置に配置されるセンサヘッドと、発光素子または受光素子のいずれか一方または両方との間を光ファイバーで結んだ構成のセンサをいう。このため、光ファイバーセンサは、センサヘッドに発光素子や受光素子を内蔵しない分、センサヘッドを小型化することができる。
【０００４】
図８は、光ファイバーセンサを用いたキーセンサ５０を示す図である。このキーセンサ５０は、アクリル等の透明樹脂で形成されたセンサヘッド５１が鍵の配列方向に複数配置され、各センサヘッド５１の間を各鍵に固定されたシャッター５２が横断するようになされている。各センサヘッド５１は、光出射部５３と光入射部５４とが形成されており、図示しない発光素子の出射光を光ファイバー５５を介して光出射部５３の反射面５６で反射させた後にレンズ５７で平行光に変換して出射する。また、各センサヘッド５１は、隣のセンサヘッド５１の光出射部５３から出射された光を光入射部５４にレンズ５８を介して入射した後に反射面５９で反射して光ファイバー６０に集光させる。
【０００５】
従って、このキーセンサ５０は、光ファイバー６０に集光された光を図示しない受光素子で受光して受光量を検出することにより、どのシャッター５２が光路を遮断したか、すなわち、どの鍵が押鍵されたかを検出できるようになされている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の光ファイバーセンサは接着剤で光ファイバーが固定されていた。すなわち、図９にセンサヘッド５１を示すように、光ファイバー５５（６０）をセンサヘッド５１の各挿入穴６１に挿入してその先端を突き当て面６２に突き当て、接着剤充填口６３から光ファイバー５５（６０）の先端周囲に形成した空洞部である接着剤導入口６４に接着剤を充填することにより、光ファイバー５５（６０）をセンサヘッド５１に固定していた。
【０００７】
しかし、この種の鍵盤楽器に使用されるキーセンサやハンマセンサは多数の光ファイバーを使用するため（例えば上述例の場合８８鍵のピアノでは１７６本必要）、これら接着剤導入口に接着剤を確実に充填して各光ファイバーを固定していく方法は作業が繁雑な問題があった。さらに、センサヘッド自体も接着材で固定していたため、接着工程が２回必要となり作業が繁雑だった。
【０００８】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、光ファイバーを簡易かつ確実に固定することができる光ファイバーセンサを提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述課題を解決するため、本発明は、発光素子または受光素子のいずれか一方または両方との間が光ファイバーで接続されたセンサヘッドと、複数の前記センサヘッドが固定されるセンサプレートとを有する光ファイバーセンサにおいて、  前記センサプレートは、前記センサヘッドの各々に対応して設けられる穴部と、前記センサヘッドの各々に対応して設けられる所定の形状の位置決め部とを有し、前記センサヘッドの各々は、ヘッド部と、ホルダ部とを有し、前記ヘッド部は、前記光ファイバーの案内溝と、前記センサプレートの位置決め部の形状に対応した形状のヘッド側位置決め部と、穴部とを具備し、前記ホルダ部は、前記ヘッド部の穴部に引っ掛けるヘッド部用爪と、前記センサプレートの穴部に引っ掛けるセンサプレート用爪と、前記案内溝に案内されている光ファイバーを狭持するための凸部材とを具備し、前記ヘッド部を前記センサプレートの位置決め部に対応して載置し、当該ヘッド部の上から当該ホルダ部のセンサプレート用爪を前記センサプレートの穴部に引っ掛けると当該ホルダ部のヘッド部用爪が当該ヘッド部の穴部に引っ掛かるとともに、当該ヘッド部の案内溝に案内されている前記光ファイバーが、当該案内溝と当該ホルダ部の凸部材との間で狭持されることにより、前記センサヘッドが前記センサプレートに固定されることを特徴としている。
また、本発明は、発光素子または受光素子のいずれか一方または両方との間が光ファイバーで接続されたセンサヘッドと、複数の前記センサヘッドが固定されるセンサプレートとを有する光ファイバーセンサにおいて、前記センサプレートは、前記センサヘッドの各々に対応して設けられる所定の形状の位置決め部と、前記センサヘッドの各々を弾性力により押圧する押圧部とを有し、前記センサヘッドの各々は、前記光ファイバーの案内溝と、前記センサプレートの位置決め部の形状に対応した形状のヘッド側位置決め部とを有し、前記センサヘッドを前記センサプレートの位置決め部に対応して載置し、当該センサヘッドを前記案内溝に前記光ファイバーが挿入された状態で前記押圧部によって当該光ファイバーを当該案内溝側に押圧すると、当該光ファイバーが、当該案内溝と当該押圧部との間で固定されるとともに、前記センサヘッドが前記センサプレートに固定されることを特徴としている。
【００１０】
さらに、前記センサプレートの位置決め部は、複数の凹部または凸部から構成され、前記複数の凹部または凸部の各々の形状は、少なくとも他の凹部または凸部の形状とは異なる形状であることを特徴としている。
【００１２】
さらに、前記凸部材には、前記案内溝との間で前記光ファイバーを挟持する弾性部材が設けられていることを特徴としている。
さらに、前記押圧部には、前記案内溝との間で前記光ファイバーを挟持する弾性部材が設けられていることを特徴としている。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳述する。本実施形態の光ファイバーセンサは、消音ピアノのハンマの動作タイミング及び速度を求めるハンマセンサーに用いられている。但し、鍵の動作タイミング及び速度を求めるキーセンサに用いても良い。
【００１４】
（１）  第１実施形態
図１は、第１実施形態に係る光ファイバーセンサを使用したハンマセンサの一部をハンマと共に示す図である。この図に示すように、ハンマセンサ１は、センサプレート２と複数のセンサヘッド３から構成されている。センサプレート（センサヘッド固定部）２は、各ハンマシャンク４の回動支点に固定された透過型のグレースケール５の抜け穴６が複数形成されており、ボルト７によってハンマシャンクレール８に固定されている。センサヘッド３は、センサプレート２に設けられた上述した各抜け穴６の間に１つずつレンズ面を対向させて複数配置されている。
【００１５】
図２にセンサヘッド３の分解斜視図を示すように、センサヘッド３はヘッド部１０とホルダ部１１とから構成されている。図３にヘッド部１０の平面図を示すように、ヘッド部１０は、光ファイバー９と同一あるいは近似した屈折率を有するアクリル等の透明樹脂でできており、Ｖ字状の反射面１２が形成されると共に、両側面にレンズ面１３が形成されている。また、ヘッド部１０の略中央部には光ファイバー９の案内溝１４が形成されており、光ファイバー９の先端がＶ字状の反射面１２の中央部分に向くように案内する。ここで、Ｖ字状の反射面１２の内角は光ファイバー９の出射光を全反射するように約９０°に設定されている。また、ヘッド部１０の裏側には略円形の凹部１５が設けられており、センサプレート２に予め設けられた位置決め用の凸部にはめ込むことにより各ヘッド部１０のレンズ面１３が正確に対向するようにセンサプレート２に載置される。なお、ヘッド部１０の裏側に凸部を設け、センサプレート２に凹部を設けても良い。
【００１６】
図２に示すように、ホルダ部１１は、光ファイバー９と同一あるいは近似した屈折率を有するアクリル等の透明樹脂でできており、ヘッド部１０の案内溝１４にある光ファイバー９を挟持するため凸部１６、ヘッド部１０に引っ掛ける４つの爪１７及びセンサプレート２に予め形成された長穴に引っ掛ける３つの爪１８を備えている。従って、センサプレート２に載置されたヘッド部１０の上からホルダ部１１をセンサプレート２にはめ込むだけでヘッド部１０と光ファイバー９とが確実にセンサプレート２に固定されるようになされている。
【００１７】
一方、各光ファイバー９の他端はＬＥＤ等の発光素子とフォトトランジスタ等の受光素子とに交互に対向させられている。従って、発光素子が発する光は、光ファイバー９を介してセンサヘッド３内部に出射され、Ｖ字状の反射面１２で反射されて均等二分割された後、レンズ面１３で平行光に変換されて両側のグレースケール５に向けて出射される（図１参照）。そして、この出射光は、両隣のセンサヘッド３のレンズ面１３に入射して収束光に変換された後、Ｖ字状の反射面１２でそれぞれ反射されて各光ファイバー９の一端に集光される。そして、光ファイバー９に入射した光は、受光素子に受光され、その受光量が検出される。従って、このハンマセンサ１は、各センサヘッド３に入射した光の受光量または受光量の変化に基づいてハンマシャンク４（ハンマ）の位置や速度を検出することができるようになされている。
【００１８】
このハンマセンサ１においては、一本の光ファイバーの出射光を二分割して両隣のグレースケール５に出射でき、両隣のグレースケール９の透過光を一本の光ファイバーに集光することができる。従って、従来例で述べた鍵の数だけ光ファイバーが必要な光ファイバーセンサ（センサヘッド５１）を使用する場合に比して、光ファイバー、発光素子及び受光素子の数を半分にすることができる。但し、このハンマセンサ１は、１つの受光側のセンサヘッド１０の両側のセンサヘッド１０を同時発光させると、受光側のセンサヘッド１０からの受光結果からはどちらのハンマシャンク４が動いたのか判らなくなってしまう。このため、このハンマセンサ１は、１つの受光側のセンサヘッド１０の両側のセンサヘッド１０が同時発光させない発光割当及び発光タイミングで発光制御を行っている。
【００１９】
また、このハンマセンサ１に用いられるセンサヘッド３は、光ファイバー９をヘッド部１０とホルダ部１１との間に挟持して固定するので接着剤を使わずに光ファイバー９を簡易に固定することができる。さらに、このセンサヘッド３は、センサプレート２に載置されたヘッド部１０の上からホルダ部１１をセンサプレート２にはめ込むだけで光ファイバー９とセンサヘッド３を同時に固定することができる。従って、光ファイバー９の取り付け作業等の光ファイバーセンサの組み付け作業を簡易にすることができる。
【００２０】
（２）  第２実施形態
第２実施形態に係る光ファイバーセンサを使用したハンマセンサは、センサヘッドが異なる点を除いて第１実施形態と同一であるため、センサヘッドのみを説明する。また、第１実施形態と同一の部分は同一の符号を付して示し、重複した説明を省略する。
【００２１】
図４及び図５は第２実施形態に係る光ファイバーセンサに用いるセンサヘッド２０の平面図及び斜視図である。センサヘッド２０は、第１実施形態のセンサヘッド３と異なり１つのパーツで構成されている。このセンサヘッド２０は、光ファイバー９と同一あるいは近似した屈折率を有するアクリル等の透明樹脂でできており、Ｖ字状の反射面１２及びレンズ面１３が形成されている。また、センサヘッド２０は、略中央部分に光ファイバー９を挟持するための挟持部２１ａ及び２１ｂが形成されており、挟持部２１ａ及び２１ｂの間に形成された挿入穴２１ｃにある光ファイバー９を挟持できるようになされている。
【００２２】
すなわち、このセンサヘッド２０に光ファイバー９を固定する場合は、まず、作業者は、挟持部２１ａ及び２１ｂに設けられた突起部２２ａ及び２２ｂを用いて挟持部２１ａ及び２１ｂを外側に開いておき、挿入穴２１ｃを広くしておく。そして、作業者は、光ファイバー９の先端が挿入穴２１ｃの奥に当接するまで光ファイバー９を挿入して突起部２２ａ及び２２ｂを離すことにより、挟持部２１ａ及び２１ｂの弾性力により光ファイバー９が挟持されて固定される。
【００２３】
また、センサヘッド２０には、センサプレート２に予め形成された長穴に引っ掛ける４つの爪１８が形成されており、この爪１８をセンサプレート２にはめ込むだけでセンサヘッド２０を簡易に固定することができ、従来のように接着を行う必要がない。また、センサヘッド２０の裏側には略円形の凹部１５が設けられており、センサプレート２の位置決め用の凸部４０にはめ込むことでレンズ面１３が正確に対向するようにセンサプレート２に載置される。従って、この光ファイバーセンサは、光ファイバー９がセンサヘッド２０の挟持部２１ａ及び２１ｂで挟持されて固定されるので、光ファイバー９の取り付け作業等の光ファイバーセンサの組み付け作業を簡易にすることができる。
【００２４】
（３）  第３実施形態
第３実施形態に係る光ファイバーセンサを使用したハンマセンサは、センサヘッドが異なる点とセンサヘッド固定用プレートが追加される点を除いて第１実施形態と同一であるため、センサヘッドのみを説明する。また、第１実施形態と同一の部分は同一の符号を付して示す。
【００２５】
図６は第３実施形態に係る光ファイバーセンサのセンサヘッド３０の平面図である。また、図７はこのセンサヘッド３０の組み付け方法を示す図である。センサヘッド３０は、光ファイバー９と同一あるいは近似した屈折率を有するアクリル等の透明樹脂でできており、Ｖ字状の反射面１２、レンズ面１３、センサプレート２の位置決め用の凸部にはめ込まれる凹部１５が形成されている。また、センサヘッド３０は、略中央部分に光ファイバー９の案内溝１４が形成されると共に、案内溝１４周辺の厚さが薄く形成されている。
【００２６】
図７に示すように、センサヘッド固定用プレート３１は、センサプレート２に固定されており、センサヘッド３０を固定するための部材である。すなわち、センサヘッド固定用プレート３１は、金属等の弾性材料でできており、センサヘッド３０をセンサプレート２側に押圧する押さえ部（押圧部）３２がセンサヘッド３０の配置間隔で複数形成されている。従って、センサヘッド３０の案内溝１４に光ファイバー９を挿入した状態でセンサヘッド固定用プレート３１の押さえ部３２とセンサプレート２との間にはめ込むことにより、センサヘッド３０と光ファイバー９を同時に固定することができる。これにより、接着剤を使わずに光ファイバー９とセンサヘッド３０を固定でき、光ファイバーセンサの組み付け作業を簡易にすることができる。
【００２７】
（４）  変形例
（４．１）第１変形例
上述の第１実施形態においては、ヘッド部１０の案内溝１４にある光ファイバー９をホルダ部１１が直接押圧する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、光ファイバー９とホルダ部１１との間にシリコンゴム等の弾性部材を入れるようにしても良い。
【００２８】
（４．２）第２変形例
上述の各実施形態においては、各センサヘッドに光ファイバーが一本固定されている光ファイバーセンサに本発明を適用する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、各センサヘッドに複数の光ファイバーが固定される光ファイバーセンサに広く適用することができる。
【００２９】
（４．３）第３変形例
上述の各実施形態においては、ハンマセンサに用いる光ファイバーセンサに本発明を適用する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、キーセンサ等の各種センサに用いる光ファイバーセンサに広く適用することができる。
【００３０】
【発明の効果】
上述したように本発明によれば、光ファイバーを簡易かつ確実にセンサヘッドに固定することができ、光ファイバーセンサの組み付け作業を簡易にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  第１実施形態に係る光ファイバーセンサを使用したハンマセンサの一部をハンマと共に示す図である。
【図２】  センサヘッドの分解斜視図である。
【図３】  ヘッド部の平面図である。
【図４】  第２実施形態に係る光ファイバーセンサに用いるセンサヘッドの平面図である。
【図５】  センサヘッドの斜視図である。
【図６】  第３実施形態に係る光ファイバーセンサのセンサヘッドの平面図である。
【図７】  センサヘッド３０の組み付け方法を示す図である。
【図８】  従来の光ファイバーセンサを用いたキーセンサを示す図である。である。
【図９】  従来のセンサヘッドの平面図である。
【符号の説明】
１……ハンマセンサ、２……センサプレート、３、２０、３０、５１……センサヘッド、４……ハンマシャンク、５……グレースケール、９、５５、６０……光ファイバー、１０……ヘッド部、１１……ホルダ部、１２……反射面、１３……レンズ面、１４……案内溝、１６、４０……凸部、１７、１８……爪、２１ａ、２１ｂ……挟持部、３１……センサヘッド固定用プレート、３２……押さえ部、５０……キーセンサ。
【図１】
0004221896.tif 000002
【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】
0004221896.tif 000008
【図８】
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【図９】
0004221896.tif 000010