グランド型ピアノの楽音制御装置
【課題】ハンマーの上方の空間が狭い場合でも、ハンマーにシャッタを支障なく取り付けることができるとともに、発音すべき楽音を適切に制御することができるグランド型ピアノの楽音制御装置を提供する。
【解決手段】このグランド型ピアノ２の楽音制御装置１では、ハンマーシャンク６ａの長さ方向に沿って配置された第１〜第３光センサ５１〜５３のうち、第１光センサ５１の検出信号ＳＩ１に基づいて、鍵５の押鍵の有無を判定し、第２光センサ５２の検出信号ＳＩ２に基づいて、ハンマー６の回動方向を判定し、さらに、第３光センサ５３の検出信号ＳＩ３に基づいて、ハンマー６の回動速度Ｖを算出する。そして、判定された鍵５の押鍵の有無およびハンマー６の回動方向、ならびに算出されたハンマー６の回動速度に基づいて、発音すべき楽音を制御する。
【解決手段】このグランド型ピアノ２の楽音制御装置１では、ハンマーシャンク６ａの長さ方向に沿って配置された第１〜第３光センサ５１〜５３のうち、第１光センサ５１の検出信号ＳＩ１に基づいて、鍵５の押鍵の有無を判定し、第２光センサ５２の検出信号ＳＩ２に基づいて、ハンマー６の回動方向を判定し、さらに、第３光センサ５３の検出信号ＳＩ３に基づいて、ハンマー６の回動速度Ｖを算出する。そして、判定された鍵５の押鍵の有無およびハンマー６の回動方向、ならびに算出されたハンマー６の回動速度に基づいて、発音すべき楽音を制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、電子ピアノや、消音ピアノなどの複合型ピアノに用いられるグランド型ピアノの楽音制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の楽音制御装置として、例えば特許文献１に開示されたものが知られている。この楽音制御装置は、回動自在の鍵に一体に設けられたシャッタと、第１および第２フォトインタラプタなどで構成されている。シャッタは、鍵の下方に延びており、矩形状の後半部と、後半部の上部から前方に延びる前半部とから、逆Ｌ字状に形成されている。シャッタの後半部の下部には、窓が形成されている。第１および第２フォトインタラプタはそれぞれ、ケース内に収容された一対の発光素子および受光素子で構成されており、シャッタの後半部および前半部の下方に設けられている。
【０００３】
離鍵状態では、第１および第２フォトインタラプタの光路はいずれも開放されている。この状態から、鍵が押鍵されると、それに伴い、シャッタの後半部の下端が第１フォトインタラプタに達することによって、その光路が遮断される。鍵の回動が進み、シャッタの後半部の窓の下縁が第１フォトインタラプタに達することによって、その光路が再び開放される。鍵の回動がさらに進むと、シャッタの前半部によって第２フォトインタラプタの光路が遮断された後、シャッタの後半部の窓の上縁が第１フォトインタラプタに達し、その光路が再び、遮断される。この状態で鍵が離鍵されると、第１および第２フォトインタラプタの光路は、上記とは逆の順で開放および遮断される。
【０００４】
この楽音制御装置では、第１および第２フォトインタラプタからの第１および第２検出信号に基づいて、楽音の発音制御を行う。具体的には、第１フォトインタラプタの光路が遮断されてから、窓によって開放された後、窓の上縁によって再び遮断されるまでの間の押鍵速度を算出するとともに、この押鍵速度に応じて楽音の音量を設定する。そして、第１フォトインタラプタの光路が開放状態から遮断状態になり、かつ第２フォトインタラプタの光路が遮断されているときに、設定した音量に応じた楽音の発音を開始する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３５３８８７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
以上のように、従来の楽音制御装置では、互いに異なる高さに配置された第１および第２フォトインタラプタの光路の遮断または開放状態に応じて、楽音の音量や発音タイミングが設定される。しかし、このような構成のシャッタおよび２つのフォトインタラプタを、グランド型ピアノのハンマー側に設けた場合には、以下のような問題が生じる。すなわち、鍵と棚板の間の空間は比較的、広いのに対して、ハンマーよりも上方の空間は、ピン板などが設けられているため、非常に狭い。このため、ハンマーの回動の途中で、ハンマーシャンクが、第１および第２フォトインタラプタを収容するケースに接触することがある。このような不具合は、例えば、ハンマーシャンクが接触しない位置までケースを高くするとともに、シャッタを長くすることによって回避することが可能であるが、その場合には、ハンマーの回動の途中で、シャッタがピン板に接触することがある。
【０００７】
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、ハンマーの上方の空間が狭い場合でも、ハンマーにシャッタを支障なく取り付けることができるとともに、発音すべき楽音を適切に制御することができるグランド型ピアノの楽音制御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】
【０００８】
上記の目的を達成するため、請求項１に係る発明は、回動自在の鍵と、前後方向に延びかつ上方に突出するシャッタが一体に設けられたハンマーシャンクを有し、鍵の押鍵に伴い、支点を中心として回動するハンマーと、を有するグランド型ピアノの楽音制御装置であって、ハンマーの上方に設けられ、ハンマーシャンクの長さ方向に沿って配置されるとともに、シャッタの回動経路を間にした一方の側に配置され、光を出射する発光部と、回動経路の他方の側に配置され、発光部からの光を受光する受光部とをそれぞれ有し、回動経路を回動するシャッタによる、発光部からの光の光路の開閉に応じた受光部の受光状態を表す検出信号をそれぞれ出力する第１、第２および第３光センサと、第１光センサの検出信号に基づいて、鍵の押鍵の有無を判定する押鍵判定手段と、第２光センサの検出信号に基づいて、ハンマーの回動方向を判定する回動方向判定手段と、第３光センサの検出信号に基づいて、ハンマーの回動速度を算出する回動速度算出手段と、判定された鍵の押鍵の有無およびハンマーの回動方向、ならびに算出されたハンマーの回動速度に基づいて、発音すべき楽音を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
このグランド型ピアノの楽音制御装置によれば、鍵の押鍵に伴ってハンマーが支点を中心として回動すると、それに伴い、前後方向に延びるハンマーシャンクにその長さ方向に沿って設けられたシャッタによって、第１〜第３光センサの発光部からの光の光路が開閉され、この開閉に応じて変化する受光部の受光状態を表す検出信号が、第１〜第３光センサから出力される。これらの検出信号のうち、第１光センサの検出信号に基づいて、鍵の押鍵の有無が判定され、第２光センサの検出信号に基づいて、ハンマーの回動方向が判定され、さらに、第３光センサの検出信号に基づいて、ハンマーの回動速度が算出される。そして、これらの鍵の押鍵の有無、ハンマーの回動方向および回動速度に基づいて、発音すべき楽音が制御される。
【００１０】
鍵の押鍵の有無とハンマーの回動速度を用いて楽音の発音を制御した場合、演奏表現に応じたハンマーの動き方によっては、例えば、ハンマーの復帰回動中であるにもかかわらず、押鍵に伴う回動中と誤判定されることによって、楽音が発音されるおそれがある。本発明によれば、鍵の押鍵の有無に加え、第２光センサの検出信号に基づくハンマーの回動方向に応じて、楽音を制御するので、ハンマーの回動方向に応じた楽音の発音や止音を適切に行うことができる。以上により、鍵の押鍵の有無、ハンマーの回動方向および回動速度を用いて、発音すべき楽音を適切に制御することができる。
【００１１】
また、これらの３つの光センサが互いに分離され、互いに独立して配置されているので、それらの配置の自由度が高められる。このため、第１〜第３光センサを、ハンマーシャンクの長さ方向に沿い、それらの機能に適した位置に配置することができる。
【００１２】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載のグランド型ピアノの楽音制御装置において、第１ないし第３光センサのうち、第３光センサは、支点から最も遠い位置に配置されていることを特徴とする。
【００１３】
ハンマーの回動ストロークは、同じ回動角度に対し、支点から遠い位置ほど、より大きくなる。本発明によれば、第３光センサがハンマーの支点から最も遠い位置に配置されているので、大きな検出区間を確保することができる。このため、第３光センサの検出信号を用いて、ハンマーの回動速度を精度良く算出でき、それに基づいて、楽音の制御をより適切に行うことができる。
【００１４】
請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載のグランド型ピアノの楽音制御装置において、第１ないし第３光センサのうち、第１光センサは、支点に最も近い位置に配置されていることを特徴とする。
【００１５】
鍵の押鍵の有無は、離鍵状態からのハンマーの回動角度が小さいタイミングで判定されることが好ましい。これは、鍵の押鍵の有無を表す検出信号に基づき、鍵が離鍵されたタイミングが楽音の止音タイミングとして設定されるからである。本発明によれば、支点に最も近い位置の第１光センサの検出信号を用いて、鍵の押鍵の有無を判定するので、小さなシャッタを用いて、小さな回動ストロークで押鍵の有無を適切に判定することができる。また、シャッタが小さいことで、第１光センサを通過したシャッタが、上方に配置された他の部材と衝突するのを確実に回避することができる。
【００１６】
さらに、第３光センサが支点から最も遠い位置に配置される場合には、それによる前述した利点を得ながら、第１光センサと第３光センサの間に配置された第２光センサの検出信号に基づいて、ハンマーの回動方向を適切に判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態による楽音制御装置およびこれを適用した消音ピアノの概略構成を示す図である。
【図２】ハンマーおよびシャッタの斜視図である。
【図３】シャッタの側面図である。
【図４】図１の部分斜視図である。
【図５】楽音制御装置の一部を示す図である。
【図６】第１〜第３光センサの回路図である。
【図７】ハンマーの回動時における第１〜第３検出信号の出力状態を表すタイミングチャートである。
【図８】図５のＣＰＵで実行される発音制御処理を示すフローチャートである。
【図９】タッチ検出処理を示すサブルーチンである。
【図１０】音量設定処理を示すサブルーチンである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態によるグランド型の消音ピアノ２の概略構成を示している。なお、以下の説明では、消音ピアノ２を演奏者から見た場合の手前側（図１の右側）を「前」、奥側（図１の左側）を「後」とし、さらに左側および右側をそれぞれ「左」および「右」として、説明を行うものとする。
【００１９】
同図に示すように、この消音ピアノ２は、棚板３に筬４を介して載置された複数（例えば８８個）の鍵５（１つのみ図示）と、鍵５ごとに設けられたハンマー６と、鍵５の後部上方に設けられたアクション１１と、消音機構２０と、楽音制御装置１（図５参照）を備えている。この消音ピアノ２では、演奏モードが、ハンマー６による弦Ｓの打弦によってアコースティックな演奏音を発生させる通常演奏モードと、ハンマー６による打弦を阻止した状態で、電子的な演奏音を発生させる消音演奏モードに、切り替えられる。
【００２０】
鍵５は、その中央に形成されたバランスピン孔（図示せず）を介して、筬４に立設されたバランスピン（図示せず）に回動自在に支持されている。
【００２１】
アクション１１は、ウィッペンレール７に取り付けられており、鍵５の後部上方に配置されている。ウィッペンレール７は、複数の鍵５の全体にわたって左右方向に延びており、筬４の左右の端部とその中間の所定の位置に設けられた複数のブラケット９（１つのみ図示）に渡されている。また、アクション１１は、鍵５ごとに設けられたウィッペン１２、レペティションレバー１３およびジャック１４を有している。各ウィッペン１２は、その後端部において、ウィッペンレール７に回動自在に取り付けられており、鍵５の後部に載置されている。また、レペティションレバー１３およびジャック１４は、ウィッペン１２に回動自在に取り付けられている。
【００２２】
ハンマー６は、前後方向に延びるハンマーシャンク６ａと、ハンマーシャンク６ａの後端部に取り付けられたハンマーヘッド６ｂを有している。また、ハンマー６は、ハンマーシャンク６ａの前端部において、ハンマーシャンクレール８にねじ止めされたハンマーシャンクフレンジ６ｃに、センターピン１０を介して回動自在に支持されており、図１に示す離鍵状態では、上述したレペティションレバー１３に載置されている。ハンマーシャンクレール８は、複数の鍵５の全体にわたって左右方向に延びており、上述した複数のブラケット９に渡されている。
【００２３】
図２に示すように、シャッタ４０は、ハンマーシャンク６ａに一体に取り付けられており、遮光性を有する合成樹脂などの成形品で一体に構成されており、図３に示すように、板状の本体部４０ａ、本体部４０ａの左右方向の両端から下方に延びる一対の嵌合部４０ｂ，４０ｂ、および本体部４０ａから上方に延びる第１〜３シャッタ部４１〜４３を有している。
【００２４】
一対の嵌合部４０ｂ，４０ｂは、互いに向かい合っており、両者の間隔はハンマーシャンク６ａの幅とほぼ同じである。
【００２５】
第１シャッタ部４１は、本体部４０ａの前部に配置されており、円弧状の２つの前縁４１ａおよび後縁４１ｂを有する。これらの前縁４１ａおよび後縁４１ｂは、センターピン１０をそれぞれ中心とする、センターピン１０からの距離が互いに異なる２つの円弧に沿って、同心状に延びている。
【００２６】
第２および第３シャッタ部４２，４３は、本体部４０ａの後部に配置され、互いに一体になっており、第２シャッタ部４２は、第３シャッタ部４３の前側に位置している。第２および第３シャッタ部４２，４３は、それぞれ矩形状に形成されており、本体部４０ａからの高さは第３シャッタ部４３の方が高い。また、第３シャッタ部４３の中央には、矩形状の窓４３ａが形成されており、窓４３ａの上縁は第２シャッタ４２の上端よりも低い。
【００２７】
以上の構成のシャッタ４０は、嵌合部４０ｂ，４０ｂがハンマーシャンク６ａに嵌合し、本体部４０ａがハンマーシャンク６ａに載せられた状態で、ハンマーシャンク６ａに取り付けられている。
【００２８】
消音機構２０は、消音演奏モード時に、ハンマー６による弦Ｓの打弦を阻止するためのものであり、図１に示すように、ストッパレール２１と、ストッパレール２１を支持する複数のレール支持部材２２（１つのみ図示）と、ストッパレール２１を駆動するための駆動ロッド２５と、駆動ロッド２５を支持する複数のロッド支持部材２７（１つのみ図示）と、駆動ロッド２５を駆動するための操作レバー（図示せず）を有している。
【００２９】
ストッパレール２１は、金属製の板材で構成され、複数のハンマー５の全体にわたって、左右方向に延びており、弦Ｓとハンマー６の間に、ハンマーシャンク６ａの後部付近に対向するように配置されている。また、ストッパレール２１は、高中音域レールおよび低音域レールに区分されており、これらの高中音域レールおよび低音域レールはそれぞれ、高中音域および低音域の全体にわたって延び、レール支持部材２２にねじ止めされている。ストッパレール２１の下面には、レール支持部材２２に対応する部分を除いて、ゴムまたは発泡ウレタンなどの弾性材料で構成されたクッション材２１ａが取り付けられている。
【００３０】
複数のレール支持部材２２は、ブラケット９に対応する位置に配置されている。図１に示すように、各レール支持部材２２は、その前端部において、ピン状の支点２２ａを介して上記のロッド支持部材２７に回動自在に取り付けられている。以上の構成により、レール支持部材２２は、ストッパレール２１とともに、この支点２２ａを中心として回動自在になっている。
【００３１】
駆動ロッド２５は、１本の丸棒で構成されており、複数のハンマー６の全体にわたって、左右方向に延びている。駆動ロッド２５には、レール支持部材２２に対応する位置に、Ｌ字状の複数の押圧部２６（１つのみ図示）が設けられており、押圧部２６は、レール支持部材２２のＵ字状の係合部２２ｂに係合している。
【００３２】
複数のロッド支持部材２７は、レール支持部材２２と同様、ブラケット９に対応する位置に配置されている。各ロッド支持部材２７は、その前端部においてハンマーシャンクレール８にねじ止めされるとともに、後端部においてウィッペンレール７にねじ止めされている。ロッド支持部材２７には、左右方向に貫通する取付孔（図示せず）が形成されており、この取付孔にレール支持部材２２の支点２２ａを通すことによって、レール支持部材２２は、ロッド支持部材２７に回動自在に取り付けられている。
【００３３】
さらに、ロッド支持部材２７の後端部には、金具２８が取り付けられ、駆動ロッド２５はこの金具２８を介し、その軸線を中心として、ロッド支持部材２７に回動自在に支持されている。
【００３４】
以上の構成の消音機構２０では、通常演奏モードで演奏を行う場合、操作レバーは非操作状態に保持される。この状態では、ストッパレール２１は、ハンマー６の回動範囲から退避した打弦許容位置に保持される（図１の実線位置）。
【００３５】
一方、通常演奏モードから、演奏モードを消音演奏モードに設定するために、操作レバーが操作されると、それに連動して駆動ロッド２５が図１の反時計回りに回動する。これにより、駆動ロッド２５の押圧部２６が、レール支持部材２２を介してストッパレール２１を下方に押圧することによって、ストッパレール２１は、打弦阻止位置に移動し、保持される（図１の２点鎖線位置）。
【００３６】
図５に示すように、楽音制御装置１は、第１〜第３光センサ５１〜５３、スキャン回路５４、ＣＰＵ５５、ＲＯＭ５６、ＲＡＭ５７、音源回路５８、波形メモリ５９、ＤＳＰ６０、Ｄ／Ａ変換器６１、パワーアンプ６２およびスピーカ６３で構成されている。
【００３７】
第１〜第３光センサ５１〜５３は、基板７０に設けられている。図４に示すように、この基板７０は、左右方向に延びており、取付プレート７１の開口（図示せず）に嵌められ、これにねじ止めされている。取付プレート７１は、その前端部においてハンマーシャンクレール８に回動自在に支持されるとともに、後端部においてロッド支持部材２７にねじ止めされており、それにより、基板７０は、複数のハンマー６のハンマーシャンク６ａの前部を覆った状態で、水平に取り付けられている。
【００３８】
基板７０には、ハンマー６ごとに、シャッタ４０の第１シャッタ部４１に対応する位置に、多数の前後方向に延びる長孔状の第１シャッタ通過孔７０ａが形成され、第２および第３シャッタ部４２，４３に対応する位置に、前後方向に延びる多数の長孔状の第２シャッタ通過孔７０ｂが形成されている。ハンマー６の回動に伴い、シャッタ４０の第１シャッタ部４１は第１シャッタ通過孔７０ａを通過し、第２および第３シャッタ部４２，４３は第２シャッタ通過孔７０ｂを通過する。
【００３９】
第１〜第３光センサ５１〜５３は、水平な基板７０の下面に取り付けられており（図１参照）、互いに同じ高さに配置されている。図６に示すように、第１〜第３光センサ５１〜５３は、互いに同じ構成のフォトインタラプタで構成されている。第１光センサ５１は、各第１シャッタ通過孔７０ａの左右両側に配置された一対の発光ダイオード５１ａおよびフォトトランジスタ５１ｂで構成されている。同様に、第２光センサ５２は、各第２シャッタ通過孔７０ｂの前部の左右両側に配置された一対の発光ダイオード５２ａおよびフォトトランジスタ５２ｂで構成され、第３光センサ５３は、各第２シャッタ通過孔７０ｂの後部の左右両側に配置された一対の発光ダイオード５３ａおよびフォトトランジスタ５３ｂで構成されている。
【００４０】
発光ダイオード５１ａ〜５３ａは、ｐｎ接合されたダイオードで構成されており、それらのアノードおよびカソードはそれぞれ、基板７０に電気的に接続されている。これらの発光ダイオード５１ａ〜５３ａは、それらのアノードに、ＣＰＵ５５から駆動信号が出力されることによって作動し、その発光面（図示せず）から光を、水平な光路に沿い、フォトトランジスタ５１ｂ〜５３ｂに向かって出射する。
【００４１】
フォトトランジスタ５１ｂ〜５３ｂは、ｎｐｎ接合されたバイポーラトランジスタで構成されており、それらのコレクタおよびエミッタはそれぞれ、基板７０に電気的に接続されている。これらのフォトトランジスタ５１ｂ〜５３ｂは、それらのベースに相当する受光面（図示せず）で光を受光し、その光量（以下「受光量」という）が所定レベル以上のときに、コレクタ−エミッタ間が導通状態になり、エミッタからＨレベル（以下、単に「Ｈ」という）の信号が出力される。一方、受光量が所定レベル未満のときに、コレクタ−エミッタ間が非導通状態になり、エミッタからＬレベル（以下、単に「Ｌ」という）の信号が出力される。第１〜第３光センサ５１〜５３は、これらのＨ信号またはＬ信号を、第１〜第３検出信号ＳＩ１〜ＳＩ３としてそれぞれ出力する。
【００４２】
以上の構成により、鍵５が押鍵されると、鍵５がバランスピンを中心として、図１の時計回りに回動するのに伴い、アクション１１の前述したウィッペン１２が、鍵５によって突き上げられる。これにより、ウィッペン１２は、レペティションレバー１３およびジャック１４と一緒に上方に回動し、この回動に伴い、ジャック１４がハンマー６を突き上げることによって、ハンマー６がセンターピン１０を中心として時計回りに回動する。通常演奏モード時には、ストッパレール２１が打弦許容位置に位置することによって、ハンマー６のハンマーヘッド６ｂが弦Ｓを打弦し、アコースティック音による演奏が行われる。
【００４３】
一方、消音演奏モード時には、ストッパレール２１が打弦阻止位置に位置することによって、ハンマーヘッド６ｂが弦Ｓを打弦する直前で、ハンマーシャンク６ａがストッパレール２１に当接し、打弦が阻止され、後述するようにして生成された電子音による演奏が行われる。この消音演奏モード時には、ハンマー６の回動に伴い、シャッタ４０が第１〜第３光センサ５１〜５３の光路を開閉し、それに応じた第１〜第３検出信号ＳＩ１〜ＳＩ３が、スキャン回路５４に出力される。
【００４４】
図７は、鍵５の押鍵に伴うハンマー６の回動による第１〜第３検出信号ＳＩ１〜ＳＩ３の出力状態を示している。まず、離鍵状態では、シャッタ４０の第１〜第３シャッタ部４１〜４３が第１〜第３光センサ５１〜５３の光路を開放することによって、第１〜第３検出信号ＳＩ１〜ＳＩ３は、ともにＨである（タイミングｔ１以前）。この離鍵状態から、鍵５が押鍵され、ハンマー６が図１の時計回りに回動すると、その直後に、シャッタ４０の第１シャッタ部４１の上端が第１光センサ５１に達することによって、その光路が遮断され、第１検出信号ＳＩ１がＨからＬに立ち下がる（ｔ１）。ハンマー６の回動が進むと、シャッタ４０の第３シャッタ部４３の上端が第３光センサ５３の光路に達することによって、第３検出信号ＳＩ３がＨからＬに立ち下がる（ｔ２）。さらにハンマー６の回動が進むと、シャッタ４０の第２シャッタ部４２の上端が第２光センサ５２の光路に達することによって、第２検出信号ＳＩ２がＨからＬに立ち下がる（ｔ３）。ハンマー６の回動がさらに進み、ハンマーシャンク６ａがストッパレール２１に当接する付近で、シャッタ４０の第３シャッタ部４３の窓４３ａの上縁が第３光センサ５３に達することによって、その光路が開放され、第３検出信号ＳＩ３がＬからＨに立ち上がる（ｔ４）。
【００４５】
その後、ハンマー６がさらに回動したときに、ハンマーシャンク６ａがストッパレール２１に当接することによって、ハンマー６が図１の反時計回りに復帰回動し始め、その途中で、シャッタ４０の第３シャッタ部４３の窓４３ａの上縁が第３光センサ５３に達することによって、その光路が遮断され、第３検出信号ＳＩ３がＨからＬに立ち下がる（ｔ５）。復帰回動がさらに進むと、シャッタ４０の第２シャッタ部４２が第２光センサ５２を通過することによって、第２検出信号ＳＩ２がＬからＨに立ち上がり（ｔ６）、復帰回動がさらに進むと、シャッタ４０の第３シャッタ部４３が第３光センサ５３を通過することによって、第３検出信号ＳＩ３がＬからＨに立ち上がる（ｔ７）。その後、ハンマー５が離鍵位置に復帰する直前で、シャッタ４０の第１シャッタ部４１が第１光センサ５１を通過することによって、第１検出信号ＳＩ１がＬからＨに立ち上がる（ｔ８）。その後、鍵５およびハンマー６は離鍵位置に復帰する。
【００４６】
スキャン回路５４は、第１〜第３光センサ５１〜５３から出力された第１〜第３検出信号ＳＩ１〜ＳＩ３に基づいて、鍵５のオン／オフ情報、およびオンまたはオフされた鍵５を特定するキーナンバ情報を検出するとともに、これらのオン／オフ情報およびキーナンバ情報を、第１〜第３検出信号ＳＩ１〜ＳＩ３とともに、鍵５の押鍵情報データとしてＣＰＵ５５に出力する。
【００４７】
ＲＯＭ５６は、ＣＰＵ５５で実行される制御プログラムの他、音量などを制御するための固定データなどを記憶している。また、ＲＡＭ５７は、消音ピアノ２の動作状態を表すステータス情報などを一時的に記憶するとともに、ＣＰＵ５５の作業領域としても使用される。
【００４８】
音源回路５８は、ＣＰＵ５５からの制御信号に従って、音源波形データおよびエンベロープデータを波形メモリ５９から読み出し、この読み出した音源波形データにエンベロープデータを付加することによって、原音となる楽音信号を生成する。ＤＳＰ６０は、音源回路５８によって生成された楽音信号に所定の音響効果を付加する。Ｄ／Ａ変換器６１は、ＤＳＰ６０によって音響効果が付加された楽音信号を、デジタル信号からアナログ信号に変換する。パワーアンプ６２は、変換されたアナログ信号を所定の利得で増幅し、スピーカ６３は、増幅されたアナログ信号を再生し、電子的な楽音として放音する。
【００４９】
ＣＰＵ５５は、第１〜第３光センサ５１〜５３の第１〜第３検出信号ＳＩ１〜ＳＩ３に応じて、楽音の発音タイミングおよび止音タイミングを設定するとともに、楽音の音量を設定するなどの発音制御処理を実行する。なお、本実施形態では、ＣＰＵ５５が、押鍵判定手段、回動方向判定手段、回動速度算出手段および制御手段に相当する。
【００５０】
図８は、ＣＰＵ５５で実行される発音制御処理のフローチャートである。この処理は、８８鍵すべての鍵５について順次、実行される。本処理では、まず、ステップ１（「Ｓ１」と図示。以下同じ）において、鍵５のキーナンバｎ（ｎ＝１〜８８）が値８８よりも大きいか否かを判別する。このキーナンバｎは、最低音から高音側に向かって連続する番号を各鍵５に割り当てたものであり、最低音の鍵５は「１」に、最高音の鍵５は「８８」に設定されている。
【００５１】
この判別結果がＮＯのときには、今回のキーナンバｎに対する発音タイミングおよび止音タイミングなどを含むタッチ検出処理を行う（ステップ２）。次いで、キーナンバｎをインクリメントし（ステップ３）、本処理を終了する。
【００５２】
一方、前記ステップ１の判別結果がＹＥＳのときには、８８鍵すべてについてタッチ検出処理が終了したとして、キーナンバｎを値１に初期化し（ステップ４）、本処理を終了する。
【００５３】
上記のタッチ検出処理は、図９に示すサブルーチンに従って行われる。本処理では、まず、ステップ１１において、第１光センサ５１の第１検出信号ＳＩ１がＬであり、かつ前回と今回の間で、第３光センサ５３の第３検出信号ＳＩ３がＨからＬに変化したか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳで、第３シャッタ部４３によって第３光センサ５３の光路を遮断した直後のタイミングのとき（図７のｔ２またはｔ５）には、楽音の音量を設定する（ステップ１２）。
【００５４】
この音量設定処理は、図１０に示すサブルーチンに従って行われる。本処理では、まず、ステップ２１において、ハンマー６の回動速度であるベロシティＶを算出する。具体的には、まず、第３検出信号ＳＩ３がＬに変化したときからＨに変化するまでの時間（図７のｔ２−ｔ４間またはｔ５−ｔ７間）を算出する。次に、第３シャッタ部４３の窓４３ａよりも上部の長さＤ（図３参照）を、算出した時間で除算することによって、ベロシティＶを算出する。そして、算出したベロシティＶに基づいて、音量を設定し（ステップ２２）、本処理を終了する。
【００５５】
図９に戻り、前記ステップ１２に続くステップ１３では、第２検出信号ＳＩ２がＬであるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳのときには、ハンマー６が押鍵に伴う弦Ｓ側への回動中であると判定し（図７のｔ４）、発音フラグＦ＿ＭＳＴＲを「１」にセットした（ステップ１４）後、本処理を終了する。このように、発音フラグＦ＿ＭＳＴＲが「１」にセットされると、発音を開始させるための制御信号が音源回路５８に出力されることによって、決定した音量に基づく楽音の発音が開始される。
【００５６】
一方、ステップ１３の判別結果がＮＯのときには、ハンマー６が弦Ｓと反対側への復帰回動中であると判定し（図７のｔ７）、本処理をそのまま終了する。これにより、楽音の再発音が禁止される。
【００５７】
一方、前記ステップ１１の判別結果がＮＯのときには、今回と前回の間で、第１検出信号ＳＩ１がＬからＨに変化し、かつ第２および第３検出信号ＳＩ２，ＳＩ３がいずれもＨであるか否かを判別する（ステップ１５）。この判別結果がＮＯのときには、本処理を終了する。
【００５８】
また、ステップ１５の判別結果がＹＥＳのとき、すなわち、ハンマー６の復帰回動に伴い、第１シャッタ部４１が第１光センサ５１を通過した直後のタイミング（図７のｔ８）のときには、楽音を止音すべきタイミングであると判定し、発音フラグＦ＿ＭＳＴＲを「０」にリセットした（ステップ１６）後、本処理を終了する。これにより、楽音を止音させるための制御信号が音源回路５８に出力されることによって、楽音が止音される。
【００５９】
以上のように、本実施形態によれば、第１〜第３光センサ５１〜５３が前後方向に沿って、互いに同じ高さに配置されているので、ハンマー６の上方の空間が狭い場合においても、ハンマー６の回動時に、ハンマーシャンク６ａが第１〜第３光センサ５１〜５３に接触したり、第１〜第３光センサ５１〜５３を通過したシャッタ４０が上方のピアノ本体に接触したりするなどの支障を生じることなく、シャッタ４０をハンマーシャンク６ａに取り付けることができる。
【００６０】
また、センターピン１０に最も近い位置の第１光センサ５１の第１検出信号ＳＩ１を用いて、鍵５の押鍵の有無を判定するので、小さな第１シャッタ部４１を用いて、小さな回動ストロークで押鍵の有無を適切に判定することができる。さらに、第１シャッタ部４１が小さいことで、第１光センサ５１を通過したシャッタ４０が、上方に配置された他の部材と衝突するのを確実に回避することができる。
【００６１】
さらに、第３光センサ５３がセンターピン１０から最も遠い位置に配置されているので、より大きな検出区間を確保でき、それにより、第３検出信号ＳＩ３を用いて、ベロシティＶを精度良く算出することができる。
【００６２】
また、第１検出信号ＳＩ１に基づく鍵５の押鍵の有無に加え、第２検出信号ＳＩ２に基づくハンマー６の回動方向に応じて、楽音を制御するので、ハンマー６の回動方向に応じた楽音の発音や止音を適切に行うことができる。
【００６３】
以上により、鍵５の押鍵の有無、ハンマー６の回動方向およびベロシティＶを用いて、発音すべき楽音を適切に制御することができる。
【００６４】
なお、本発明は、説明した実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、実施形態では、第１〜第３光センサ５１〜５３を、互いに同じ高さに配置しているが、これに限らず、前後方向に沿って斜めに配置してもよい。その場合、第３光センサ５３側ほど、より上方に配置することが好ましく、より詳細には、ハンマーが弦を打弦する直前のハンマーシャンクと平行になるように配置することが好ましい。これにより、ハンマーの回動時に、ハンマーシャンクが第１〜第３光センサに接触したり、第１〜第３光センサを通過したシャッタが上方に配置された他の部材に接触したりするのを確実に回避することができる。
【００６５】
また、実施形態では、光センサとして、発光ダイオードおよびフォトトランジスタからなるフォトインタラプタを用いているが、他のタイプの適当な光センサを用いてもよく、例えば、発光部をレーザダイオードなどで構成し、受光部をフォトダイオードなどで構成してもよい。
【００６６】
さらに、実施形態は、本発明を消音ピアノに適用した例であるが、本発明はこれに限らず、自動演奏ピアノや電子ピアノなどの他のタイプの鍵盤楽器にも適用することが可能である。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部を適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【００６７】
１ 楽音制御装置
２ 消音ピアノ（グランド型ピアノ）
５ 鍵
６ ハンマー
６ａ ハンマーシャンク
１０ センターピン（支点）
４０ シャッタ
５１ 第１光センサ
５１ａ 発光ダイオード（発光部）
５１ｂ フォトトランジスタ（受光部）
５２ 第２光センサ
５２ａ 発光ダイオード（発光部）
５２ｂ フォトトランジスタ（受光部）
５３ 第３光センサ
５３ａ 発光ダイオード（発光部）
５３ｂ フォトトランジスタ（受光部）
５５ ＣＰＵ（押鍵判定手段、回動方向判定手段、回動速度算出手段および制御手段）
ＳＩ１ 第１検出信号（第１光センサの検出信号）
ＳＩ２ 第２検出信号（第２光センサの検出信号）
ＳＩ３ 第３検出信号（第３光センサの検出信号）
Ｖ ベロシティ（ハンマーの回動速度）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、電子ピアノや、消音ピアノなどの複合型ピアノに用いられるグランド型ピアノの楽音制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の楽音制御装置として、例えば特許文献１に開示されたものが知られている。この楽音制御装置は、回動自在の鍵に一体に設けられたシャッタと、第１および第２フォトインタラプタなどで構成されている。シャッタは、鍵の下方に延びており、矩形状の後半部と、後半部の上部から前方に延びる前半部とから、逆Ｌ字状に形成されている。シャッタの後半部の下部には、窓が形成されている。第１および第２フォトインタラプタはそれぞれ、ケース内に収容された一対の発光素子および受光素子で構成されており、シャッタの後半部および前半部の下方に設けられている。
【０００３】
離鍵状態では、第１および第２フォトインタラプタの光路はいずれも開放されている。この状態から、鍵が押鍵されると、それに伴い、シャッタの後半部の下端が第１フォトインタラプタに達することによって、その光路が遮断される。鍵の回動が進み、シャッタの後半部の窓の下縁が第１フォトインタラプタに達することによって、その光路が再び開放される。鍵の回動がさらに進むと、シャッタの前半部によって第２フォトインタラプタの光路が遮断された後、シャッタの後半部の窓の上縁が第１フォトインタラプタに達し、その光路が再び、遮断される。この状態で鍵が離鍵されると、第１および第２フォトインタラプタの光路は、上記とは逆の順で開放および遮断される。
【０００４】
この楽音制御装置では、第１および第２フォトインタラプタからの第１および第２検出信号に基づいて、楽音の発音制御を行う。具体的には、第１フォトインタラプタの光路が遮断されてから、窓によって開放された後、窓の上縁によって再び遮断されるまでの間の押鍵速度を算出するとともに、この押鍵速度に応じて楽音の音量を設定する。そして、第１フォトインタラプタの光路が開放状態から遮断状態になり、かつ第２フォトインタラプタの光路が遮断されているときに、設定した音量に応じた楽音の発音を開始する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３５３８８７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
以上のように、従来の楽音制御装置では、互いに異なる高さに配置された第１および第２フォトインタラプタの光路の遮断または開放状態に応じて、楽音の音量や発音タイミングが設定される。しかし、このような構成のシャッタおよび２つのフォトインタラプタを、グランド型ピアノのハンマー側に設けた場合には、以下のような問題が生じる。すなわち、鍵と棚板の間の空間は比較的、広いのに対して、ハンマーよりも上方の空間は、ピン板などが設けられているため、非常に狭い。このため、ハンマーの回動の途中で、ハンマーシャンクが、第１および第２フォトインタラプタを収容するケースに接触することがある。このような不具合は、例えば、ハンマーシャンクが接触しない位置までケースを高くするとともに、シャッタを長くすることによって回避することが可能であるが、その場合には、ハンマーの回動の途中で、シャッタがピン板に接触することがある。
【０００７】
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、ハンマーの上方の空間が狭い場合でも、ハンマーにシャッタを支障なく取り付けることができるとともに、発音すべき楽音を適切に制御することができるグランド型ピアノの楽音制御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】
【０００８】
上記の目的を達成するため、請求項１に係る発明は、回動自在の鍵と、前後方向に延びかつ上方に突出するシャッタが一体に設けられたハンマーシャンクを有し、鍵の押鍵に伴い、支点を中心として回動するハンマーと、を有するグランド型ピアノの楽音制御装置であって、ハンマーの上方に設けられ、ハンマーシャンクの長さ方向に沿って配置されるとともに、シャッタの回動経路を間にした一方の側に配置され、光を出射する発光部と、回動経路の他方の側に配置され、発光部からの光を受光する受光部とをそれぞれ有し、回動経路を回動するシャッタによる、発光部からの光の光路の開閉に応じた受光部の受光状態を表す検出信号をそれぞれ出力する第１、第２および第３光センサと、第１光センサの検出信号に基づいて、鍵の押鍵の有無を判定する押鍵判定手段と、第２光センサの検出信号に基づいて、ハンマーの回動方向を判定する回動方向判定手段と、第３光センサの検出信号に基づいて、ハンマーの回動速度を算出する回動速度算出手段と、判定された鍵の押鍵の有無およびハンマーの回動方向、ならびに算出されたハンマーの回動速度に基づいて、発音すべき楽音を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
このグランド型ピアノの楽音制御装置によれば、鍵の押鍵に伴ってハンマーが支点を中心として回動すると、それに伴い、前後方向に延びるハンマーシャンクにその長さ方向に沿って設けられたシャッタによって、第１〜第３光センサの発光部からの光の光路が開閉され、この開閉に応じて変化する受光部の受光状態を表す検出信号が、第１〜第３光センサから出力される。これらの検出信号のうち、第１光センサの検出信号に基づいて、鍵の押鍵の有無が判定され、第２光センサの検出信号に基づいて、ハンマーの回動方向が判定され、さらに、第３光センサの検出信号に基づいて、ハンマーの回動速度が算出される。そして、これらの鍵の押鍵の有無、ハンマーの回動方向および回動速度に基づいて、発音すべき楽音が制御される。
【００１０】
鍵の押鍵の有無とハンマーの回動速度を用いて楽音の発音を制御した場合、演奏表現に応じたハンマーの動き方によっては、例えば、ハンマーの復帰回動中であるにもかかわらず、押鍵に伴う回動中と誤判定されることによって、楽音が発音されるおそれがある。本発明によれば、鍵の押鍵の有無に加え、第２光センサの検出信号に基づくハンマーの回動方向に応じて、楽音を制御するので、ハンマーの回動方向に応じた楽音の発音や止音を適切に行うことができる。以上により、鍵の押鍵の有無、ハンマーの回動方向および回動速度を用いて、発音すべき楽音を適切に制御することができる。
【００１１】
また、これらの３つの光センサが互いに分離され、互いに独立して配置されているので、それらの配置の自由度が高められる。このため、第１〜第３光センサを、ハンマーシャンクの長さ方向に沿い、それらの機能に適した位置に配置することができる。
【００１２】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載のグランド型ピアノの楽音制御装置において、第１ないし第３光センサのうち、第３光センサは、支点から最も遠い位置に配置されていることを特徴とする。
【００１３】
ハンマーの回動ストロークは、同じ回動角度に対し、支点から遠い位置ほど、より大きくなる。本発明によれば、第３光センサがハンマーの支点から最も遠い位置に配置されているので、大きな検出区間を確保することができる。このため、第３光センサの検出信号を用いて、ハンマーの回動速度を精度良く算出でき、それに基づいて、楽音の制御をより適切に行うことができる。
【００１４】
請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載のグランド型ピアノの楽音制御装置において、第１ないし第３光センサのうち、第１光センサは、支点に最も近い位置に配置されていることを特徴とする。
【００１５】
鍵の押鍵の有無は、離鍵状態からのハンマーの回動角度が小さいタイミングで判定されることが好ましい。これは、鍵の押鍵の有無を表す検出信号に基づき、鍵が離鍵されたタイミングが楽音の止音タイミングとして設定されるからである。本発明によれば、支点に最も近い位置の第１光センサの検出信号を用いて、鍵の押鍵の有無を判定するので、小さなシャッタを用いて、小さな回動ストロークで押鍵の有無を適切に判定することができる。また、シャッタが小さいことで、第１光センサを通過したシャッタが、上方に配置された他の部材と衝突するのを確実に回避することができる。
【００１６】
さらに、第３光センサが支点から最も遠い位置に配置される場合には、それによる前述した利点を得ながら、第１光センサと第３光センサの間に配置された第２光センサの検出信号に基づいて、ハンマーの回動方向を適切に判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態による楽音制御装置およびこれを適用した消音ピアノの概略構成を示す図である。
【図２】ハンマーおよびシャッタの斜視図である。
【図３】シャッタの側面図である。
【図４】図１の部分斜視図である。
【図５】楽音制御装置の一部を示す図である。
【図６】第１〜第３光センサの回路図である。
【図７】ハンマーの回動時における第１〜第３検出信号の出力状態を表すタイミングチャートである。
【図８】図５のＣＰＵで実行される発音制御処理を示すフローチャートである。
【図９】タッチ検出処理を示すサブルーチンである。
【図１０】音量設定処理を示すサブルーチンである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態によるグランド型の消音ピアノ２の概略構成を示している。なお、以下の説明では、消音ピアノ２を演奏者から見た場合の手前側（図１の右側）を「前」、奥側（図１の左側）を「後」とし、さらに左側および右側をそれぞれ「左」および「右」として、説明を行うものとする。
【００１９】
同図に示すように、この消音ピアノ２は、棚板３に筬４を介して載置された複数（例えば８８個）の鍵５（１つのみ図示）と、鍵５ごとに設けられたハンマー６と、鍵５の後部上方に設けられたアクション１１と、消音機構２０と、楽音制御装置１（図５参照）を備えている。この消音ピアノ２では、演奏モードが、ハンマー６による弦Ｓの打弦によってアコースティックな演奏音を発生させる通常演奏モードと、ハンマー６による打弦を阻止した状態で、電子的な演奏音を発生させる消音演奏モードに、切り替えられる。
【００２０】
鍵５は、その中央に形成されたバランスピン孔（図示せず）を介して、筬４に立設されたバランスピン（図示せず）に回動自在に支持されている。
【００２１】
アクション１１は、ウィッペンレール７に取り付けられており、鍵５の後部上方に配置されている。ウィッペンレール７は、複数の鍵５の全体にわたって左右方向に延びており、筬４の左右の端部とその中間の所定の位置に設けられた複数のブラケット９（１つのみ図示）に渡されている。また、アクション１１は、鍵５ごとに設けられたウィッペン１２、レペティションレバー１３およびジャック１４を有している。各ウィッペン１２は、その後端部において、ウィッペンレール７に回動自在に取り付けられており、鍵５の後部に載置されている。また、レペティションレバー１３およびジャック１４は、ウィッペン１２に回動自在に取り付けられている。
【００２２】
ハンマー６は、前後方向に延びるハンマーシャンク６ａと、ハンマーシャンク６ａの後端部に取り付けられたハンマーヘッド６ｂを有している。また、ハンマー６は、ハンマーシャンク６ａの前端部において、ハンマーシャンクレール８にねじ止めされたハンマーシャンクフレンジ６ｃに、センターピン１０を介して回動自在に支持されており、図１に示す離鍵状態では、上述したレペティションレバー１３に載置されている。ハンマーシャンクレール８は、複数の鍵５の全体にわたって左右方向に延びており、上述した複数のブラケット９に渡されている。
【００２３】
図２に示すように、シャッタ４０は、ハンマーシャンク６ａに一体に取り付けられており、遮光性を有する合成樹脂などの成形品で一体に構成されており、図３に示すように、板状の本体部４０ａ、本体部４０ａの左右方向の両端から下方に延びる一対の嵌合部４０ｂ，４０ｂ、および本体部４０ａから上方に延びる第１〜３シャッタ部４１〜４３を有している。
【００２４】
一対の嵌合部４０ｂ，４０ｂは、互いに向かい合っており、両者の間隔はハンマーシャンク６ａの幅とほぼ同じである。
【００２５】
第１シャッタ部４１は、本体部４０ａの前部に配置されており、円弧状の２つの前縁４１ａおよび後縁４１ｂを有する。これらの前縁４１ａおよび後縁４１ｂは、センターピン１０をそれぞれ中心とする、センターピン１０からの距離が互いに異なる２つの円弧に沿って、同心状に延びている。
【００２６】
第２および第３シャッタ部４２，４３は、本体部４０ａの後部に配置され、互いに一体になっており、第２シャッタ部４２は、第３シャッタ部４３の前側に位置している。第２および第３シャッタ部４２，４３は、それぞれ矩形状に形成されており、本体部４０ａからの高さは第３シャッタ部４３の方が高い。また、第３シャッタ部４３の中央には、矩形状の窓４３ａが形成されており、窓４３ａの上縁は第２シャッタ４２の上端よりも低い。
【００２７】
以上の構成のシャッタ４０は、嵌合部４０ｂ，４０ｂがハンマーシャンク６ａに嵌合し、本体部４０ａがハンマーシャンク６ａに載せられた状態で、ハンマーシャンク６ａに取り付けられている。
【００２８】
消音機構２０は、消音演奏モード時に、ハンマー６による弦Ｓの打弦を阻止するためのものであり、図１に示すように、ストッパレール２１と、ストッパレール２１を支持する複数のレール支持部材２２（１つのみ図示）と、ストッパレール２１を駆動するための駆動ロッド２５と、駆動ロッド２５を支持する複数のロッド支持部材２７（１つのみ図示）と、駆動ロッド２５を駆動するための操作レバー（図示せず）を有している。
【００２９】
ストッパレール２１は、金属製の板材で構成され、複数のハンマー５の全体にわたって、左右方向に延びており、弦Ｓとハンマー６の間に、ハンマーシャンク６ａの後部付近に対向するように配置されている。また、ストッパレール２１は、高中音域レールおよび低音域レールに区分されており、これらの高中音域レールおよび低音域レールはそれぞれ、高中音域および低音域の全体にわたって延び、レール支持部材２２にねじ止めされている。ストッパレール２１の下面には、レール支持部材２２に対応する部分を除いて、ゴムまたは発泡ウレタンなどの弾性材料で構成されたクッション材２１ａが取り付けられている。
【００３０】
複数のレール支持部材２２は、ブラケット９に対応する位置に配置されている。図１に示すように、各レール支持部材２２は、その前端部において、ピン状の支点２２ａを介して上記のロッド支持部材２７に回動自在に取り付けられている。以上の構成により、レール支持部材２２は、ストッパレール２１とともに、この支点２２ａを中心として回動自在になっている。
【００３１】
駆動ロッド２５は、１本の丸棒で構成されており、複数のハンマー６の全体にわたって、左右方向に延びている。駆動ロッド２５には、レール支持部材２２に対応する位置に、Ｌ字状の複数の押圧部２６（１つのみ図示）が設けられており、押圧部２６は、レール支持部材２２のＵ字状の係合部２２ｂに係合している。
【００３２】
複数のロッド支持部材２７は、レール支持部材２２と同様、ブラケット９に対応する位置に配置されている。各ロッド支持部材２７は、その前端部においてハンマーシャンクレール８にねじ止めされるとともに、後端部においてウィッペンレール７にねじ止めされている。ロッド支持部材２７には、左右方向に貫通する取付孔（図示せず）が形成されており、この取付孔にレール支持部材２２の支点２２ａを通すことによって、レール支持部材２２は、ロッド支持部材２７に回動自在に取り付けられている。
【００３３】
さらに、ロッド支持部材２７の後端部には、金具２８が取り付けられ、駆動ロッド２５はこの金具２８を介し、その軸線を中心として、ロッド支持部材２７に回動自在に支持されている。
【００３４】
以上の構成の消音機構２０では、通常演奏モードで演奏を行う場合、操作レバーは非操作状態に保持される。この状態では、ストッパレール２１は、ハンマー６の回動範囲から退避した打弦許容位置に保持される（図１の実線位置）。
【００３５】
一方、通常演奏モードから、演奏モードを消音演奏モードに設定するために、操作レバーが操作されると、それに連動して駆動ロッド２５が図１の反時計回りに回動する。これにより、駆動ロッド２５の押圧部２６が、レール支持部材２２を介してストッパレール２１を下方に押圧することによって、ストッパレール２１は、打弦阻止位置に移動し、保持される（図１の２点鎖線位置）。
【００３６】
図５に示すように、楽音制御装置１は、第１〜第３光センサ５１〜５３、スキャン回路５４、ＣＰＵ５５、ＲＯＭ５６、ＲＡＭ５７、音源回路５８、波形メモリ５９、ＤＳＰ６０、Ｄ／Ａ変換器６１、パワーアンプ６２およびスピーカ６３で構成されている。
【００３７】
第１〜第３光センサ５１〜５３は、基板７０に設けられている。図４に示すように、この基板７０は、左右方向に延びており、取付プレート７１の開口（図示せず）に嵌められ、これにねじ止めされている。取付プレート７１は、その前端部においてハンマーシャンクレール８に回動自在に支持されるとともに、後端部においてロッド支持部材２７にねじ止めされており、それにより、基板７０は、複数のハンマー６のハンマーシャンク６ａの前部を覆った状態で、水平に取り付けられている。
【００３８】
基板７０には、ハンマー６ごとに、シャッタ４０の第１シャッタ部４１に対応する位置に、多数の前後方向に延びる長孔状の第１シャッタ通過孔７０ａが形成され、第２および第３シャッタ部４２，４３に対応する位置に、前後方向に延びる多数の長孔状の第２シャッタ通過孔７０ｂが形成されている。ハンマー６の回動に伴い、シャッタ４０の第１シャッタ部４１は第１シャッタ通過孔７０ａを通過し、第２および第３シャッタ部４２，４３は第２シャッタ通過孔７０ｂを通過する。
【００３９】
第１〜第３光センサ５１〜５３は、水平な基板７０の下面に取り付けられており（図１参照）、互いに同じ高さに配置されている。図６に示すように、第１〜第３光センサ５１〜５３は、互いに同じ構成のフォトインタラプタで構成されている。第１光センサ５１は、各第１シャッタ通過孔７０ａの左右両側に配置された一対の発光ダイオード５１ａおよびフォトトランジスタ５１ｂで構成されている。同様に、第２光センサ５２は、各第２シャッタ通過孔７０ｂの前部の左右両側に配置された一対の発光ダイオード５２ａおよびフォトトランジスタ５２ｂで構成され、第３光センサ５３は、各第２シャッタ通過孔７０ｂの後部の左右両側に配置された一対の発光ダイオード５３ａおよびフォトトランジスタ５３ｂで構成されている。
【００４０】
発光ダイオード５１ａ〜５３ａは、ｐｎ接合されたダイオードで構成されており、それらのアノードおよびカソードはそれぞれ、基板７０に電気的に接続されている。これらの発光ダイオード５１ａ〜５３ａは、それらのアノードに、ＣＰＵ５５から駆動信号が出力されることによって作動し、その発光面（図示せず）から光を、水平な光路に沿い、フォトトランジスタ５１ｂ〜５３ｂに向かって出射する。
【００４１】
フォトトランジスタ５１ｂ〜５３ｂは、ｎｐｎ接合されたバイポーラトランジスタで構成されており、それらのコレクタおよびエミッタはそれぞれ、基板７０に電気的に接続されている。これらのフォトトランジスタ５１ｂ〜５３ｂは、それらのベースに相当する受光面（図示せず）で光を受光し、その光量（以下「受光量」という）が所定レベル以上のときに、コレクタ−エミッタ間が導通状態になり、エミッタからＨレベル（以下、単に「Ｈ」という）の信号が出力される。一方、受光量が所定レベル未満のときに、コレクタ−エミッタ間が非導通状態になり、エミッタからＬレベル（以下、単に「Ｌ」という）の信号が出力される。第１〜第３光センサ５１〜５３は、これらのＨ信号またはＬ信号を、第１〜第３検出信号ＳＩ１〜ＳＩ３としてそれぞれ出力する。
【００４２】
以上の構成により、鍵５が押鍵されると、鍵５がバランスピンを中心として、図１の時計回りに回動するのに伴い、アクション１１の前述したウィッペン１２が、鍵５によって突き上げられる。これにより、ウィッペン１２は、レペティションレバー１３およびジャック１４と一緒に上方に回動し、この回動に伴い、ジャック１４がハンマー６を突き上げることによって、ハンマー６がセンターピン１０を中心として時計回りに回動する。通常演奏モード時には、ストッパレール２１が打弦許容位置に位置することによって、ハンマー６のハンマーヘッド６ｂが弦Ｓを打弦し、アコースティック音による演奏が行われる。
【００４３】
一方、消音演奏モード時には、ストッパレール２１が打弦阻止位置に位置することによって、ハンマーヘッド６ｂが弦Ｓを打弦する直前で、ハンマーシャンク６ａがストッパレール２１に当接し、打弦が阻止され、後述するようにして生成された電子音による演奏が行われる。この消音演奏モード時には、ハンマー６の回動に伴い、シャッタ４０が第１〜第３光センサ５１〜５３の光路を開閉し、それに応じた第１〜第３検出信号ＳＩ１〜ＳＩ３が、スキャン回路５４に出力される。
【００４４】
図７は、鍵５の押鍵に伴うハンマー６の回動による第１〜第３検出信号ＳＩ１〜ＳＩ３の出力状態を示している。まず、離鍵状態では、シャッタ４０の第１〜第３シャッタ部４１〜４３が第１〜第３光センサ５１〜５３の光路を開放することによって、第１〜第３検出信号ＳＩ１〜ＳＩ３は、ともにＨである（タイミングｔ１以前）。この離鍵状態から、鍵５が押鍵され、ハンマー６が図１の時計回りに回動すると、その直後に、シャッタ４０の第１シャッタ部４１の上端が第１光センサ５１に達することによって、その光路が遮断され、第１検出信号ＳＩ１がＨからＬに立ち下がる（ｔ１）。ハンマー６の回動が進むと、シャッタ４０の第３シャッタ部４３の上端が第３光センサ５３の光路に達することによって、第３検出信号ＳＩ３がＨからＬに立ち下がる（ｔ２）。さらにハンマー６の回動が進むと、シャッタ４０の第２シャッタ部４２の上端が第２光センサ５２の光路に達することによって、第２検出信号ＳＩ２がＨからＬに立ち下がる（ｔ３）。ハンマー６の回動がさらに進み、ハンマーシャンク６ａがストッパレール２１に当接する付近で、シャッタ４０の第３シャッタ部４３の窓４３ａの上縁が第３光センサ５３に達することによって、その光路が開放され、第３検出信号ＳＩ３がＬからＨに立ち上がる（ｔ４）。
【００４５】
その後、ハンマー６がさらに回動したときに、ハンマーシャンク６ａがストッパレール２１に当接することによって、ハンマー６が図１の反時計回りに復帰回動し始め、その途中で、シャッタ４０の第３シャッタ部４３の窓４３ａの上縁が第３光センサ５３に達することによって、その光路が遮断され、第３検出信号ＳＩ３がＨからＬに立ち下がる（ｔ５）。復帰回動がさらに進むと、シャッタ４０の第２シャッタ部４２が第２光センサ５２を通過することによって、第２検出信号ＳＩ２がＬからＨに立ち上がり（ｔ６）、復帰回動がさらに進むと、シャッタ４０の第３シャッタ部４３が第３光センサ５３を通過することによって、第３検出信号ＳＩ３がＬからＨに立ち上がる（ｔ７）。その後、ハンマー５が離鍵位置に復帰する直前で、シャッタ４０の第１シャッタ部４１が第１光センサ５１を通過することによって、第１検出信号ＳＩ１がＬからＨに立ち上がる（ｔ８）。その後、鍵５およびハンマー６は離鍵位置に復帰する。
【００４６】
スキャン回路５４は、第１〜第３光センサ５１〜５３から出力された第１〜第３検出信号ＳＩ１〜ＳＩ３に基づいて、鍵５のオン／オフ情報、およびオンまたはオフされた鍵５を特定するキーナンバ情報を検出するとともに、これらのオン／オフ情報およびキーナンバ情報を、第１〜第３検出信号ＳＩ１〜ＳＩ３とともに、鍵５の押鍵情報データとしてＣＰＵ５５に出力する。
【００４７】
ＲＯＭ５６は、ＣＰＵ５５で実行される制御プログラムの他、音量などを制御するための固定データなどを記憶している。また、ＲＡＭ５７は、消音ピアノ２の動作状態を表すステータス情報などを一時的に記憶するとともに、ＣＰＵ５５の作業領域としても使用される。
【００４８】
音源回路５８は、ＣＰＵ５５からの制御信号に従って、音源波形データおよびエンベロープデータを波形メモリ５９から読み出し、この読み出した音源波形データにエンベロープデータを付加することによって、原音となる楽音信号を生成する。ＤＳＰ６０は、音源回路５８によって生成された楽音信号に所定の音響効果を付加する。Ｄ／Ａ変換器６１は、ＤＳＰ６０によって音響効果が付加された楽音信号を、デジタル信号からアナログ信号に変換する。パワーアンプ６２は、変換されたアナログ信号を所定の利得で増幅し、スピーカ６３は、増幅されたアナログ信号を再生し、電子的な楽音として放音する。
【００４９】
ＣＰＵ５５は、第１〜第３光センサ５１〜５３の第１〜第３検出信号ＳＩ１〜ＳＩ３に応じて、楽音の発音タイミングおよび止音タイミングを設定するとともに、楽音の音量を設定するなどの発音制御処理を実行する。なお、本実施形態では、ＣＰＵ５５が、押鍵判定手段、回動方向判定手段、回動速度算出手段および制御手段に相当する。
【００５０】
図８は、ＣＰＵ５５で実行される発音制御処理のフローチャートである。この処理は、８８鍵すべての鍵５について順次、実行される。本処理では、まず、ステップ１（「Ｓ１」と図示。以下同じ）において、鍵５のキーナンバｎ（ｎ＝１〜８８）が値８８よりも大きいか否かを判別する。このキーナンバｎは、最低音から高音側に向かって連続する番号を各鍵５に割り当てたものであり、最低音の鍵５は「１」に、最高音の鍵５は「８８」に設定されている。
【００５１】
この判別結果がＮＯのときには、今回のキーナンバｎに対する発音タイミングおよび止音タイミングなどを含むタッチ検出処理を行う（ステップ２）。次いで、キーナンバｎをインクリメントし（ステップ３）、本処理を終了する。
【００５２】
一方、前記ステップ１の判別結果がＹＥＳのときには、８８鍵すべてについてタッチ検出処理が終了したとして、キーナンバｎを値１に初期化し（ステップ４）、本処理を終了する。
【００５３】
上記のタッチ検出処理は、図９に示すサブルーチンに従って行われる。本処理では、まず、ステップ１１において、第１光センサ５１の第１検出信号ＳＩ１がＬであり、かつ前回と今回の間で、第３光センサ５３の第３検出信号ＳＩ３がＨからＬに変化したか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳで、第３シャッタ部４３によって第３光センサ５３の光路を遮断した直後のタイミングのとき（図７のｔ２またはｔ５）には、楽音の音量を設定する（ステップ１２）。
【００５４】
この音量設定処理は、図１０に示すサブルーチンに従って行われる。本処理では、まず、ステップ２１において、ハンマー６の回動速度であるベロシティＶを算出する。具体的には、まず、第３検出信号ＳＩ３がＬに変化したときからＨに変化するまでの時間（図７のｔ２−ｔ４間またはｔ５−ｔ７間）を算出する。次に、第３シャッタ部４３の窓４３ａよりも上部の長さＤ（図３参照）を、算出した時間で除算することによって、ベロシティＶを算出する。そして、算出したベロシティＶに基づいて、音量を設定し（ステップ２２）、本処理を終了する。
【００５５】
図９に戻り、前記ステップ１２に続くステップ１３では、第２検出信号ＳＩ２がＬであるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳのときには、ハンマー６が押鍵に伴う弦Ｓ側への回動中であると判定し（図７のｔ４）、発音フラグＦ＿ＭＳＴＲを「１」にセットした（ステップ１４）後、本処理を終了する。このように、発音フラグＦ＿ＭＳＴＲが「１」にセットされると、発音を開始させるための制御信号が音源回路５８に出力されることによって、決定した音量に基づく楽音の発音が開始される。
【００５６】
一方、ステップ１３の判別結果がＮＯのときには、ハンマー６が弦Ｓと反対側への復帰回動中であると判定し（図７のｔ７）、本処理をそのまま終了する。これにより、楽音の再発音が禁止される。
【００５７】
一方、前記ステップ１１の判別結果がＮＯのときには、今回と前回の間で、第１検出信号ＳＩ１がＬからＨに変化し、かつ第２および第３検出信号ＳＩ２，ＳＩ３がいずれもＨであるか否かを判別する（ステップ１５）。この判別結果がＮＯのときには、本処理を終了する。
【００５８】
また、ステップ１５の判別結果がＹＥＳのとき、すなわち、ハンマー６の復帰回動に伴い、第１シャッタ部４１が第１光センサ５１を通過した直後のタイミング（図７のｔ８）のときには、楽音を止音すべきタイミングであると判定し、発音フラグＦ＿ＭＳＴＲを「０」にリセットした（ステップ１６）後、本処理を終了する。これにより、楽音を止音させるための制御信号が音源回路５８に出力されることによって、楽音が止音される。
【００５９】
以上のように、本実施形態によれば、第１〜第３光センサ５１〜５３が前後方向に沿って、互いに同じ高さに配置されているので、ハンマー６の上方の空間が狭い場合においても、ハンマー６の回動時に、ハンマーシャンク６ａが第１〜第３光センサ５１〜５３に接触したり、第１〜第３光センサ５１〜５３を通過したシャッタ４０が上方のピアノ本体に接触したりするなどの支障を生じることなく、シャッタ４０をハンマーシャンク６ａに取り付けることができる。
【００６０】
また、センターピン１０に最も近い位置の第１光センサ５１の第１検出信号ＳＩ１を用いて、鍵５の押鍵の有無を判定するので、小さな第１シャッタ部４１を用いて、小さな回動ストロークで押鍵の有無を適切に判定することができる。さらに、第１シャッタ部４１が小さいことで、第１光センサ５１を通過したシャッタ４０が、上方に配置された他の部材と衝突するのを確実に回避することができる。
【００６１】
さらに、第３光センサ５３がセンターピン１０から最も遠い位置に配置されているので、より大きな検出区間を確保でき、それにより、第３検出信号ＳＩ３を用いて、ベロシティＶを精度良く算出することができる。
【００６２】
また、第１検出信号ＳＩ１に基づく鍵５の押鍵の有無に加え、第２検出信号ＳＩ２に基づくハンマー６の回動方向に応じて、楽音を制御するので、ハンマー６の回動方向に応じた楽音の発音や止音を適切に行うことができる。
【００６３】
以上により、鍵５の押鍵の有無、ハンマー６の回動方向およびベロシティＶを用いて、発音すべき楽音を適切に制御することができる。
【００６４】
なお、本発明は、説明した実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、実施形態では、第１〜第３光センサ５１〜５３を、互いに同じ高さに配置しているが、これに限らず、前後方向に沿って斜めに配置してもよい。その場合、第３光センサ５３側ほど、より上方に配置することが好ましく、より詳細には、ハンマーが弦を打弦する直前のハンマーシャンクと平行になるように配置することが好ましい。これにより、ハンマーの回動時に、ハンマーシャンクが第１〜第３光センサに接触したり、第１〜第３光センサを通過したシャッタが上方に配置された他の部材に接触したりするのを確実に回避することができる。
【００６５】
また、実施形態では、光センサとして、発光ダイオードおよびフォトトランジスタからなるフォトインタラプタを用いているが、他のタイプの適当な光センサを用いてもよく、例えば、発光部をレーザダイオードなどで構成し、受光部をフォトダイオードなどで構成してもよい。
【００６６】
さらに、実施形態は、本発明を消音ピアノに適用した例であるが、本発明はこれに限らず、自動演奏ピアノや電子ピアノなどの他のタイプの鍵盤楽器にも適用することが可能である。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部を適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【００６７】
１ 楽音制御装置
２ 消音ピアノ（グランド型ピアノ）
５ 鍵
６ ハンマー
６ａ ハンマーシャンク
１０ センターピン（支点）
４０ シャッタ
５１ 第１光センサ
５１ａ 発光ダイオード（発光部）
５１ｂ フォトトランジスタ（受光部）
５２ 第２光センサ
５２ａ 発光ダイオード（発光部）
５２ｂ フォトトランジスタ（受光部）
５３ 第３光センサ
５３ａ 発光ダイオード（発光部）
５３ｂ フォトトランジスタ（受光部）
５５ ＣＰＵ（押鍵判定手段、回動方向判定手段、回動速度算出手段および制御手段）
ＳＩ１ 第１検出信号（第１光センサの検出信号）
ＳＩ２ 第２検出信号（第２光センサの検出信号）
ＳＩ３ 第３検出信号（第３光センサの検出信号）
Ｖ ベロシティ（ハンマーの回動速度）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回動自在の鍵と、前後方向に延びかつ上方に突出するシャッタが一体に設けられたハンマーシャンクを有し、前記鍵の押鍵に伴い、支点を中心として回動するハンマーと、を有するグランド型ピアノの楽音制御装置であって、
前記ハンマーの上方に設けられ、前記ハンマーシャンクの長さ方向に沿って配置されるとともに、前記シャッタの回動経路を間にした一方の側に配置され、光を出射する発光部と、前記回動経路の他方の側に配置され、前記発光部からの光を受光する受光部とをそれぞれ有し、前記回動経路を回動する前記シャッタによる、前記発光部からの光の光路の開閉に応じた前記受光部の受光状態を表す検出信号をそれぞれ出力する第１、第２および第３光センサと、
前記第１光センサの検出信号に基づいて、前記鍵の押鍵の有無を判定する押鍵判定手段と、
前記第２光センサの検出信号に基づいて、前記ハンマーの回動方向を判定する回動方向判定手段と、
前記第３光センサの検出信号に基づいて、前記ハンマーの回動速度を算出する回動速度算出手段と、
前記判定された前記鍵の押鍵の有無および前記ハンマーの回動方向、ならびに前記算出された前記ハンマーの回動速度に基づいて、発音すべき楽音を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とするグランド型ピアノの楽音制御装置。
【請求項２】
前記第１ないし第３光センサのうち、前記第３光センサは、前記支点から最も遠い位置に配置されていることを特徴とする、請求項１に記載のグランド型ピアノの楽音制御装置。
【請求項３】
前記第１ないし第３光センサのうち、前記第１光センサは、前記支点に最も近い位置に配置されていることを特徴とする、請求項１または２に記載のグランド型ピアノの楽音制御装置。
【請求項１】
回動自在の鍵と、前後方向に延びかつ上方に突出するシャッタが一体に設けられたハンマーシャンクを有し、前記鍵の押鍵に伴い、支点を中心として回動するハンマーと、を有するグランド型ピアノの楽音制御装置であって、
前記ハンマーの上方に設けられ、前記ハンマーシャンクの長さ方向に沿って配置されるとともに、前記シャッタの回動経路を間にした一方の側に配置され、光を出射する発光部と、前記回動経路の他方の側に配置され、前記発光部からの光を受光する受光部とをそれぞれ有し、前記回動経路を回動する前記シャッタによる、前記発光部からの光の光路の開閉に応じた前記受光部の受光状態を表す検出信号をそれぞれ出力する第１、第２および第３光センサと、
前記第１光センサの検出信号に基づいて、前記鍵の押鍵の有無を判定する押鍵判定手段と、
前記第２光センサの検出信号に基づいて、前記ハンマーの回動方向を判定する回動方向判定手段と、
前記第３光センサの検出信号に基づいて、前記ハンマーの回動速度を算出する回動速度算出手段と、
前記判定された前記鍵の押鍵の有無および前記ハンマーの回動方向、ならびに前記算出された前記ハンマーの回動速度に基づいて、発音すべき楽音を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とするグランド型ピアノの楽音制御装置。
【請求項２】
前記第１ないし第３光センサのうち、前記第３光センサは、前記支点から最も遠い位置に配置されていることを特徴とする、請求項１に記載のグランド型ピアノの楽音制御装置。
【請求項３】
前記第１ないし第３光センサのうち、前記第１光センサは、前記支点に最も近い位置に配置されていることを特徴とする、請求項１または２に記載のグランド型ピアノの楽音制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１０−２２４０２８（Ｐ２０１０−２２４０２８Ａ）
【公開日】平成２２年１０月７日（２０１０．１０．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−６８６２７（Ｐ２００９−６８６２７）
【出願日】平成２１年３月１９日（２００９．３．１９）
【出願人】（０００００１４１０）株式会社河合楽器製作所 (563)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月７日（２０１０．１０．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月１９日（２００９．３．１９）
【出願人】（０００００１４１０）株式会社河合楽器製作所 (563)
【Ｆターム（参考）】
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