ペダル演奏補助装置
【課題】下半身が不自由な演奏者であっても、上半身によりペダルを連続量で操作可能にして、豊かな演奏表現を可能にする。
【解決手段】ペダル演奏補助装置の本体の内部において、ピアノのペダル２４を把持するペダル把持部が、ペダルアクチュエータ３４に連結され、ペダル２４を連続量で駆動する。ＣＰＵ１１は、検出信号ｓｄに基づいて電流指示値ｕｐ（ｔ）を生成して、この電流指示値ｕｐ（ｔ）を、ペダルアクチュエータ３４に供給する。検出装置は、演奏者の頭部に装着され、演奏者の吸気及び排気の動作を検出して、検出信号ｓｄとして連続量で出力する。検出信号ｓｄに応じた電流指示値ｕｐ（ｔ）が、ペダルアクチュエータ３４に供給されると、プランジャが駆動され、それに連動して、ペダル把持部を介してペダル２４が連続量で変位する。
【解決手段】ペダル演奏補助装置の本体の内部において、ピアノのペダル２４を把持するペダル把持部が、ペダルアクチュエータ３４に連結され、ペダル２４を連続量で駆動する。ＣＰＵ１１は、検出信号ｓｄに基づいて電流指示値ｕｐ（ｔ）を生成して、この電流指示値ｕｐ（ｔ）を、ペダルアクチュエータ３４に供給する。検出装置は、演奏者の頭部に装着され、演奏者の吸気及び排気の動作を検出して、検出信号ｓｄとして連続量で出力する。検出信号ｓｄに応じた電流指示値ｕｐ（ｔ）が、ペダルアクチュエータ３４に供給されると、プランジャが駆動され、それに連動して、ペダル把持部を介してペダル２４が連続量で変位する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ピアノのペダルを上半身の動作で駆動可能にすることができるペダル演奏補助装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、主に足の不自由な演奏者用として、アコースティックピアノのペダルを、演奏者の足以外による操作で駆動することを可能としたペダル演奏補助装置が知られている。例えば、下記特許文献１では、３つのペダルの各下部に電磁石を設置すると共に、いすに３つの背当てを揺動自在に設け、背当てのいずれかが押圧されると、対応するリミットスイッチがオン状態となって、対応する電磁石が励磁されて、対応するペダルが引き下げられることで駆動される。
【０００３】
また、下記特許文献２では、棚板の高さに配置した腹部当接部材を連絡部材によりラウドペダルに連結し、腹部当接部材を演奏者が腹部で押圧操作すると、その操作に応じて、連絡部材を介してラウドペダルが押し上げられるようにすることで、足による操作を伴わずに、ラウドペダルを足で踏んだ場合と同等の離弦動作を行わせることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開昭５３−１５０１４３号公報
【特許文献２】特許３３３１０５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１では、スイッチ手段により、各電磁石のオンオフが切り替えられるものであるので、ハーフペダル領域のコントロール等、微妙なペダル操作ができず、演奏表現力の点では満足できるものではなかった。
【０００６】
また、上記特許文献２では、演奏者は、腰掛けた状態で腹部を前後に動かして腹部当接部材を押圧しなければならないので、ストローク量を多くとれないだけでなく、また、力の入れ加減が難しいため、微妙なペダル操作を行うことが容易でなく、豊かな演奏表現力を発揮するのが困難であるという問題があった。
【０００７】
しかも、上記特許文献１では、背当てを押圧するためには、体を後方及びやや側方に反らす必要があるが、そうすると、鍵盤からの腕の位置が変化するので、鍵盤操作が行い難くなる。また、不自由な部位が膝下のみであれば、体のバランスを維持することは多少容易であるが、腰から下の広範囲が不自由な演奏者の場合は、しっかり踏ん張ることができないため、腰掛けた状態で上半身を前後及び左右に自由に動かすことは実際上困難で、ペダル操作のために体勢を崩しやすいという問題もある。一方、上記特許文献２でも、腰から下が不自由な演奏者の場合は同様の問題が生じる。このことからも、演奏者の障害の程度によっては、ペダル操作による豊かな演奏表現を可能にすることが事実上困難であるという問題があった。
【０００８】
本発明は上記従来技術の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、下半身が不自由な演奏者であっても、上半身によるペダルの連続量での操作を可能にして、豊かな演奏表現を可能にすることができるペダル演奏補助装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために本発明の請求項１のペダル演奏補助装置は、ピアノのペダルを連続量で駆動するペダル駆動部と、演奏者に装着され、該演奏者の上半身の動作を連続量で検出する動作検出手段と、前記動作検出手段により検出される検出信号の値と前記ペダルが位置すべき目標ストロークとの対応関係を規定する制御テーブルを予め記憶した記憶手段と、前記記憶手段に記憶された制御テーブルを参照して、前記動作検出手段により検出された検出信号に対応する目標ストロークを求め、該目標ストロークに基づいて前記ペダル駆動部を駆動制御することで、前記ペダルを連続量で変位させる制御手段とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、下半身が不自由な演奏者であっても、上半身によりペダルを連続量で操作可能にして、豊かな演奏表現を可能にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施の形態に係るペダル演奏補助装置をピアノに装着した状態を示す外観斜視図である。
【図２】ペダル演奏補助装置の制御ユニット及びそれに関連する要素の構成を示すブロック図である。
【図３】ペダル演奏補助装置の左側面図であり、本体から左側板を外した状態を示している。
【図４】ペダル演奏補助装置の背面図（図（ａ））、及びペダル演奏補助装置の平面図（図（ｂ））である。
【図５】ペダル演奏補助装置の左側面図である。
【図６】ペダル演奏補助装置の要部の左側面図である。
【図７】動作センサを備えた検出装置の斜視図（図（ａ））、同検出装置の回路構成を示す図（図（ｂ））、及び、他の検出装置の例を示す図（図（ｃ）〜（ｈ））である。
【図８】他の検出装置の例を示す図である。
【図９】検出信号とそれに基づき制御されるペダルの目標ストロークとの関係を示す制御テーブルである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１３】
図１は、本発明の一実施の形態に係るペダル演奏補助装置をピアノに装着した状態を示す外観斜視図である。このペダル演奏補助装置１００は、ペダルを有するピアノに対して装着されることで、ペダルを、通常の足操作によることなく駆動できるようにしたものである。ペダル演奏補助装置１００が装着されるピアノＰＮとしては、主にアコースティックピアノが想定され、図１ではグランドピアノが例示されている。詳細は後述するが、ペダル演奏補助装置１００は、グランドピアノ、アップライトピアノのいずれにも装着可能に構成されており、アップライトピアノに装着した状態は、図５に例示されている（後述）。
【００１４】
図１に示すように、ペダル演奏補助装置１００は、床面２５に載置されるベースプレート６０と、ベースプレート６０上に配設された本体３０及びジャッキユニット６１とから構成され、グランドピアノであるピアノＰＮのペダル柱２１の下部に設けられたペダルボックス２２に対して固定される。本体３０には、制御ユニット３１、ピアノＰＮのペダル２４を把持するペダル把持部４６等が設けられている（詳細は後述する）。
【００１５】
図２は、ペダル演奏補助装置１００の制御ユニット３１及びそれに関連する要素の構成を示すブロック図である。制御ユニット３１は、ＣＰＵ１１に、バス１０を通じて、タイマ１２、ＭＩＤＩ（Musical Instrument Digital Interface）インターフェイス（ＭＩＤＩＩ／Ｆ）１３、記憶部１４、ＲＯＭ１６、ＲＡＭ１７及びペダルドライブユニット１８が接続されて構成される。タイマ１２はＣＰＵ１１にも接続されている。
【００１６】
本体３０には、後述するペダルアクチュエータ３４及び位置センサ４９も配設されており、ペダルドライブユニット１８はペダルアクチュエータ３４に電流指示値ｕｐ（ｔ）を供給し、位置センサ４９の検出信号ｙｐがＣＰＵ１１に供給される。また、演奏者の上半身の動作を検出する動作センサＭＳ（図７、図８で後述する）の検出信号ｓｄが不図示のＡ／Ｄ変換器でデジタル信号に変換されてＣＰＵ１１に供給される。
【００１７】
ピアノＰＮは、すべては図示はしないが、鍵の運動をハンマに伝達するアクションメカニズムと、ハンマにより打撃される弦１９と、弦１９の振動を止めるためのダンパ２０とを備えている。ペダル２４は、例えば、ダンパ２０を駆動するラウドペダルである。以降、ピアノＰＮに装着状態にあるペダル演奏補助装置１００において、奏者側を「前方」と称する。
【００１８】
ＣＰＵ１１は、本ペダル演奏補助装置１００全体の制御を司る。ＲＯＭ１７は、ＣＰＵ１１が実行する制御プログラムやテーブルデータ等の各種データを記憶する。ＲＡＭ１６は、演奏データ、テキストデータ等の各種入力情報、各種フラグやバッファデータ及び演算結果等を一時的に記憶する。ＭＩＤＩＩ／Ｆ１３は、不図示のＭＩＤＩ機器等との間でＭＩＤＩ信号のやりとりを行う。タイマ１２は、タイマ割り込み処理における割り込み時間や各種時間を計時する。記憶部１４は、フラッシュメモリ等の不揮発メモリで構成され、演奏データ等の各種データを記憶することができる。
【００１９】
ＣＰＵ１１は、検出信号ｓｄに基づいて、各時刻におけるペダル２４の各位置に対応した位置制御データを生成し、この位置制御データに応じた励磁電流として上記電流指示値ｕｐ（ｔ）を生成して、この電流指示値ｕｐ（ｔ）を、ペダルドライブユニット１８を介してペダルアクチュエータ３４に供給する。この電流指示値ｕｐ（ｔ）は、実際には、ペダルアクチュエータ３４のソレノイドコイル（図示せず）に流すべき平均電流の目標値に応じたデューティ比となるようにパルス幅変調を施したＰＷＭ信号である。
【００２０】
ペダル２４の駆動制御においては、上記位置制御データと位置センサ４９から供給される検出信号ｙｐとを比較し、両者が一致するように電流指示値ｕｐ（ｔ）を随時更新して出力することでサーボ制御を行う。これにより、演奏者の動作に基づき随時供給される検出信号ｓｄに従って、ペダル２４が自動的に駆動される。
【００２１】
次に、図３〜図６を用いて、ペダル演奏補助装置１００の構造及び動作を説明する。図３は、ペダル演奏補助装置１００の左側面図であり、本体３０から左側板を外した状態を示している。図４（ａ）は、ペダル演奏補助装置１００の背面図、同図（ｂ）はペダル演奏補助装置１００の平面図である。図５は、ペダル演奏補助装置１００の左側面図である。ここで、図３では、ペダル演奏補助装置１００をグランドピアノに装着した状態を例示し、図５では、アップライトピアノに装着した状態を例示している。後述する突き当て部材５２は、ペダル演奏補助装置１００をグランドピアノに装着する場合にのみ用いられる。また、図３は、ペダル２４を駆動していない初期状態を示す。
【００２２】
図４（ｂ）に示すように、本体３０の上面には、電源スイッチ５６、動作ランプ５７のほか、動作センサＭＳの検出信号ｓｄが入力される信号端子５８が設けられている。また、本体３０の右側面下部には、電源コネクタ５５が設けられている。
【００２３】
図３に示すように、装着状態にあるペダル演奏補助装置１００のベースプレート６０上においては、本体３０が前方、ジャッキユニット６１が後方に位置する。ジャッキユニット６１は、調節ボルト６３の回転操作により上下する可動プレート６２を有する。
【００２４】
ペダル演奏補助装置１００の本体３０は、直方体状に形成され、本体３０の後面下部には、ペダル２４を本体３０内部に挿通させるための窓部５４が開口して設けられる（図４（ａ）参照）。また、本体３０の後部の適所に突き当て板５０、５１が設けられる（図３、図４（ｂ）、図５参照）。図３、図４（ａ）に示すように、上記突き当て部材５２は、長穴５２ａを有し、本体３０の上部において前後方向にスライド自在に取り付けられる。突き当て部材５２は、左右のつまみ５３Ａ、５３Ｂによって、前後方向における任意の位置に固定状態とすることができる。
【００２５】
そして、特に、グランドピアノであるピアノＰＮに対する装着時においては、まず、可動プレート６２を下げた状態で可動プレート６２をペダルボックス２２の下方に潜り込ませるようにし、それと同時に、突き当て板５１を、ペダルボックス２２の前面２２ａに当接させる。これにより、本体３０とピアノＰＮとの前後方向の位置関係が規定される。その後、調節ボルト６３を回転操作して可動プレート６２を上昇させてペダルボックス２２の下面２２ｂに突き当て、調節ボルト６３さらに回動操作し、床面２５とペダルボックス２２の下面２２ｂとの間でジャッキユニット６１を突っ張らせて反発力を生じさせることで、ペダル演奏補助装置１００を床面２５及びピアノＰＮに対して固定状態とする。さらに、突き当て部材５２をスライドさせてピアノＰＮのペダル柱２１に当接させる。これらにより、ペダル２４の駆動動作時において本体３０の振動を抑制し、動作を安定させることができる。
【００２６】
上記制御ユニット３１、ペダル把持部４６、ペダルアクチュエータ３４、位置センサ４９は、ペダル演奏補助装置１００の本体３０の内部に配設される。ペダルアクチュエータ３４は、ステイ３４を介して本体３０の前板３２に固定され、駆動信号（電流指示値ｕｐ（ｔ））が供給されるとプランジャ３３を下方に移動させる。位置センサ４９は、プランジャ３３の現在位置を検出して検出信号ｙｐを出力する。プランジャ３３の下端部にはプランジャシャフト３６が固定され、プランジャシャフト３６にはスプリングプレート３５が固定され、従って、プランジャシャフト３６及びスプリングプレート３５が、プランジャ３３と共に上下方向に移動するようになっている。
【００２７】
また、スプリングプレート３５より下方において、前板３２には、ステイ４０を介してスプリング受け板３９が固定されている。スプリングプレート３５とスプリング受け板３９との間には、スプリング３７が介装され、スプリング３７は、スプリングプレート３５を、スプリング受け板３９に対して離間させる方向（上方）に常に付勢している。これにより、プランジャシャフト３６は、駆動信号の供給が停止されている状態では、スプリング３７の付勢力により初期位置に保たれる。
【００２８】
プランジャシャフト３６の下端部には、ユニバーサルジョイント３８を介して連結バー４１が連結され、連結バー４１にはパイプ状の連結部材４２が固定されている。また、連結部材４２の下半部には、長さ調節用の調節用バー４３が摺動可能に内挿されており、連結部材４２からの調節用バー４３の突き出し長さを任意に調節して、調節つまみ４４Ａ、４４Ｂ（図３、図４参照）により固定できるようになっている。
【００２９】
上記ペダル把持部４６は、調節用バー４３の下端部に、ユニバーサルジョイント４５を介して連結されている。ユニバーサルジョイント３８によって、プランジャシャフト３６に対して連結部材４２乃至調節用バー４３の角度を任意に変えることができ、さらに、ユニバーサルジョイント４５によって、調節用バー４３に対してペダル把持部４６の角度を任意に変えることができる。これらにより、あらゆる機種のピアノＰＮにおいても、そのペダル２４をペダル把持部４６が確実且つ容易に把持することができるようになっている。
【００３０】
ペダル把持部４６は、後方が開口した袋状で且つ縦断面コ字状に形成される。ペダル把持部４６の下部には、ペダル２４を締め付け固定するためのロックボルト４７が取り付けられ、このロックボルト４７が、ロック操作部４８の回転操作により上下するようになっている。グランドピアノであるピアノＰＮのペダル２４は、その下部が凹部となっている。ペダル２４を固定する際には、上記のように、本体３０を床面２５及びピアノＰＮに対して固定状態にした後、ペダル把持部４６の袋状部分にペダル２４を挿入し、ロック操作部４８を回転操作してロックボルト４７を上昇させる。すると、ペダル２４の上記凹部の下面２４ａに、ロックボルト４７の上端部が当接し、ペダル把持部４６の上部下面４６ａとロックボルト４７とによってペダル２４が挟持、固定される。
【００３１】
ところで、ピアノＰＮがアップライトピアノである場合は、ペダル演奏補助装置１００は、図５に示すように装着される。すなわち、アップライトピアノであるピアノＰＮは、ペダルボックスを有さず、下前板２３を有し、下前板２３の下部からペダル２４が前方に延びている。アップライトピアノであるピアノＰＮに対する装着時においては、まず、突き当て部材５２を本体３０側（最前端）に寄せて固定し、可動プレート６２を下げた状態で、可動プレート６２をピアノＰＮの底板２６前部の下面２６ａの下方に潜り込ませるようにし、それと同時に、突き当て板５０を、下前板２３の前面２３ａに当接させる。これにより、本体３０とピアノＰＮとの前後方向の位置関係が規定される。
【００３２】
その後、グランドピアノの場合と同様に、調節ボルト６３を回転操作して可動プレート６２を上昇させて下面２６ａに突き当て、調節ボルト６３をさらに回転操作し、床面２５と下面２６ａとの間でジャッキユニット６１を突っ張らせて反発力を生じさせることで、ペダル演奏補助装置１００を床面２５及びピアノＰＮに対して固定状態とする。突き当て部材５２は用いられないが、突き当て板５０が突き当て板５１に比し上方にあるので、ペダル２４の駆動動作時において本体３０の振動が抑制され、動作が安定する。なお、アップライトピアノにおいても、突き当て部材５２を下前板２３の前面２３ａに当接させてもよい。
【００３３】
ところで、上述のように、ピアノＰＮがグランドピアノである場合は、突き当て板５１とペダルボックス２２の前面２２ａとの当接によって、本体３０とピアノＰＮとの前後方向の位置関係が規定される。すなわち、突き当て板５１が、ペダル演奏補助装置１００の装着状態時の前後方向における位置決め基準となる。また、このとき、突き当て板５１と前面２２ａとの当接位置からペダル演奏補助装置１００の本体３０の最前位置までの距離は、図３に示す「Ｌ１」である。一方、ピアノＰＮがアップライトピアノである場合は、突き当て板５０と下前板２３の前面２３ａとの当接によって、本体３０とピアノＰＮとの前後方向の位置関係が規定される。このとき、突き当て板５０と前面２３ａとの当接位置から本体３０の最前位置までの距離は、図５に示す「Ｌ２」である。ここで、Ｌ１、Ｌ２はいずれも、１２ｃｍ以下の値、例えば、１１ｃｍに設定されている。
【００３４】
一般に、車椅子を利用する演奏者がこのペダル演奏補助装置１００を利用してピアノ演奏を行う場合、ペダル演奏補助装置１００が足下に配置されることで、邪魔にならないように配慮する必要がある。演奏者がピアノＰＮに対向して、車椅子を演奏に適した場所に位置させたとき、一般的な車椅子のフットレストの奏者からみた前端（図３、図５でいう後端）は、ペダルボックス２２の前面２２ａ、あるいは下前板２３の前面２３ａから前方に約１２ｃｍの位置より前方に位置する。そこで、距離Ｌ１、Ｌ２を１２ｃｍ以下に設定することで、車椅子のフットレストや演奏者の足等が本体３０に干渉することを確実に回避し、演奏の邪魔にならないようにしている。すなわち、ペダルアクチュエータ３４をペダル２４乃至ペダル把持部４６の近傍に配置せずに、ペダル２４乃至ペダル把持部４６から（上方に）離間した位置に配置することで、本体３０の前後方向の厚みを抑制し、これにより、上記のように距離Ｌ１、Ｌ２を１２ｃｍ以下に設定する構成を可能としている。
【００３５】
次に、図３、図６を用いて、ペダル演奏補助装置１００の動作の一例を説明する。ペダル演奏補助装置１００の動作は、ピアノＰＮがグランドピアノであってもアップライトピアノであっても同様であるので、ピアノＰＮがグランドピアノである場合を例にとって説明する。
【００３６】
図６は、ペダル演奏補助装置１００の要部の左側面図である。図３が初期状態、すなわち、非駆動状態であってペダル２４の非押下状態を示すのに対し、図６は、駆動状態であってペダル２４の押下状態を示す。
【００３７】
動作センサＭＳの検出信号ｓｄが、信号端子５８を通じて制御ユニット３１に入力され、それに応じた電流指示値ｕｐ（ｔ）が、上述のようにペダルアクチュエータ３４に供給されると、図６に示すように、プランジャ３３と共に、プランジャシャフト３６及びスプリングプレート３５が下方に移動し、スプリング３７は縮む。プランジャシャフト３６に連動して、連結バー４１、連結部材４２及び調節用バー４３を介して、ペダル把持部４６も下方に移動する。その際、ユニバーサルジョイント３８、４５間の部材（連結バー４１等）、及びペダル把持部４６は、各々の上下及び前後方向の位置が変化するだけでなく、各々の角度もペダル２４の回動に合わせて前後方向に変化する必要があるが、それらの角度変化の自由度は、ユニバーサルジョイント３８、４５によって確保されている。従って、プランジャ３３の動作としては単純な上下動作であるが、ペダル２４の回動に追従してペダル把持部４６が姿勢を変え、ペダル２４の動作は、足で押下された場合と同様の回動動作となる。検出信号ｓｄに応じたペダル２４の動作の量（ペダル深さ）については後述する。
【００３８】
検出信号ｓｄに基づき、電流指示値ｕｐ（ｔ）が初期状態に対応する値となると、スプリング３７の付勢力によってスプリングプレート３５が上昇する。これに連動してペダル把持部４６も上昇するので、ペダル２４も上方に回動して元の初期位置に復帰する。
【００３９】
次に、図７〜図９を用いて、動作センサＭＳと、動作センサＭＳの検出信号ｓｄに基づくペダル２４の動作の詳細な態様を説明する。
【００４０】
図７（ａ）は、本実施の形態で採用される動作センサＭＳを備えた検出装置の斜視図である。図７（ｂ）は、同検出装置の回路構成を示す図である。なお、図７（ｃ）〜（ｈ）、及び図８（ａ）〜（ｅ）は、いずれも演奏者の上半身に装着される検出装置の他の例を示し、これらについては後述する。
【００４１】
図７（ａ）に示すように、本実施の形態のペダル演奏補助装置１００に接続されて用いられる検出装置７０は、ブローセンサとして構成され、動作センサＭＳとして、演奏者の呼気の吸排を検出するセンサＭＳ１を備える。検出装置７０は、演奏者の頭部に装着するためのベルト部７１と、ベルト部７１の一方の端部から延びて演奏者の口元付近に位置するマウスピース７２とを備え、上記センサＭＳ１は、ベルト部７１の上記一方の端部に設けられる。
【００４２】
検出装置７０のセンサＭＳ１は、ダイヤフラム、マグネット及びホール素子等を備え、図７（ｂ）に示す回路によって、演奏者の吸気及び排気による圧力変化を抵抗変化に変え、この抵抗変化による電圧変化を検出信号ｓｄとして連続量で出力するものである。
【００４３】
図９（ａ）は、検出信号ｓｄとそれに基づき制御されるペダル２４の目標ストロークｓｔとの関係を示す制御テーブルであり、本実施の形態におけるペダル２４の制御例を示す図である。なお、図９（ｂ）〜（ｄ）は、他の制御テーブル例を示し、これらについては後述する。
【００４４】
本実施の形態では、図９（ａ）に示すように、ブローセンサである検出装置７０において、演奏者の排気動作のみに基づいてペダル２４を駆動制御する。図９（ａ）の横軸には、検出信号ｓｄの値をとり、縦軸にはペダル２４が位置すべき目標ストロークｓｔをとる。目標ストロークｓｔは、「０」が、踏み込みされていない初期位置に対応する。目標ストロークｓｔの上限値（最大踏み込み位置）と下限値（初期位置）を予め求め、上限値と下限値との間を、プランジャ３３の物理位置としてマッピングしておく。本実施の形態では、検出信号ｓｄと目標ストロークｓｔとがリニアに対応するようにマッピングするが、必ずしもリニアでなくてもよく、例えば、ハーフペダル領域を制御しやすいような曲線で対応させてもよい。
【００４５】
ここで、ハーフペダル領域とは、ラウドペダルであるペダル２４の踏み込み行程において、弦１９に対するダンパ２０の押接力の減少が開始される状態からダンパ２０が弦１９に対して非接触状態となるまでの領域であり、ハーフペダル領域中のハーフポイントＨＰは、事前に特定されているものとする。そして、検出信号ｓｄの最小値である「０」に対して目標ストロークｓｔの「０」を対応させ、検出信号ｓｄの最大値ｍａｘに対して目標ストロークｓｔの上限値を対応させる。また、検出信号ｓｄの最小値と最大値ｍａｘとの中間値ｍｉｄに対して、ハーフポイントＨＰを対応させる。なお、センサＭＳ１の出力電圧値が所定値以上であるときは、検出信号ｓｄとして、一定値である最大値ｍａｘが出力されるものとする。
【００４６】
ペダル２４の駆動制御においては、図９（ａ）に示す制御テーブルを参照して検出信号ｓｄに応じた目標ストロークｓｔが求められ、ペダル２４の位置が目標ストロークｓｔと一致するように、電流指示値ｕｐ（ｔ）が生成される。
【００４７】
上記のような設定により、演奏者がベルト部７１を頭部に装着し、マウスピース７２をくわえて排気すると、その排気の強さが連続量で検出されて検出信号ｓｄとして出力される。そして、刻々と変化する検出信号ｓｄに応じてプランジャ３３が連続的に変位し、ペダル２４も連続的に変位する。
【００４８】
本実施の形態によれば、ペダル演奏補助装置１００の装着状態時において、グランドピアノにおいては、ペダルボックス２２の前面２２ａに突き当て板５１が当接すると共に、突き当て部材５２がペダル柱２１に当接し、一方、アップライトピアノにおいては、下前板２３の前面２３ａに突き当て板５０が当接する。また、ジャッキユニット６１が床面２５とペダルボックス２２の下面２２ｂまたは底板２６の下面２６ａとの間に介在し、床面２５からの反力を利用して、ジャッキユニット６１がペダルボックス２２または底板２６を上方に付勢して、両者間に突っ張り力を発生させることで、ペダル演奏補助装置１００がピアノＰＮに対して安定した固定状態とされる。すなわち、ピアノＰＮの自重を利用して装着がなされる。
【００４９】
これらにより、ピアノＰＮに対して穴明けや貼付等の特別な加工処理を必要とすることなく、ペダル演奏補助装置１００を安定して装着でき、取り外しも容易である。また、ペダル演奏補助装置１００は、ピアノＰＮに対して、ペダルボックス２２の前面２２ａ等と下面２２ｂ等の、相平行でない２つの当接面で拘束されることから、駆動動作時において本体３０の振動が少なく位置が安定維持されて、本体３０が位置ずれすることが回避され、ペダル駆動動作も安定する。しかも、グランドピアノにおいては、突き当て部材５２とペダル柱２１とも当接するのでペダル駆動動作が一層安定する。よって、ピアノＰＮに対して加工を要することなく外部から安定した状態で装着すると共に、着脱を容易にすることができる。しかも、グランドピアノとアップライトピアノとの間だけでなく、異なる機種間でも同一のペダル演奏補助装置１００を使い回すことが容易である。
【００５０】
さらに、ペダル演奏補助装置１００の装着状態時において、本体３０の最前端が、ペダルボックス２２の前面２２ａまたは下前板２３の前面２３ａから前方に１２ｃｍの位置より後方に位置するので、演奏者が楽器に対向したとき、ペダル演奏補助装置１００に演奏者の足や車椅子のフットレスト等が当たらず、邪魔にならないことから、円滑な演奏を確保することができる。
【００５１】
本実施の形態によればまた、演奏者に装着した検出装置７０で該演奏者の上半身の動作として呼気の排気動作を検出し、その検出結果である検出信号ｓｄに応じてペダル２４を連続量で変位させ、しかも、制御テーブルに基づき、ペダル２４の位置が、検出信号ｓｄに応じた位置となるようにサーボ駆動制御するようにしたので、下半身が不自由な演奏者であっても、上半身によりペダルを連続量で忠実に操作可能にして、しかもハーフペダル領域のコントロール等、微妙なペダル操作をも可能にして、豊かな演奏表現を実現することができる。
【００５２】
さらに、検出装置７０は、ブローセンサであって、従来のペダル演奏補助装置のように、腹部や背中で外部の部材を駆動するような動作を必要としないので、演奏者の上半身の動作によって、当該演奏者が外部固定物から反力を受けない。従って、腰から下の広範囲が不自由な演奏者の場合であっても、動作のために下半身で踏ん張らなくても良く、体勢を崩すことなく所望のペダル操作を行うことができる。しかも、動作においてストローク量の制約がないので、制御が容易であり、力の入れ加減も容易である。さらには、大きな姿勢の変化がないので、鍵盤からの腕の位置にも影響を与えず、鍵盤操作が行い難くなることもない。
【００５３】
なお、突き当て板５１は、ピアノＰＮがアップライトピアノである場合は不要で、突き当て板５０は、ピアノＰＮがグランドピアノである場合は不要であるが、いずれのピアノに対して装着される場合も、両突き当て板５０、５１が邪魔になることはないので、使い回す際に都合がよく、わざわざ取り外す煩わしさがなく、構成も複雑化しなくて済む。
【００５４】
なお、本実施の形態では、床面２５からの反力を利用してペダルボックス２２等を上方に付勢する付勢手段として、ジャッキユニット６１を示したが、これは例示であり、ピアノＰＮの底面等と床面２５との間に突っ張り力を発生させる機構であれば、他の構成であってもよい。例えば、カム機構を利用したもの、圧力を利用したもの等であってもよい。
【００５５】
なお、本実施の形態では、演奏者の排気動作のみをペダル駆動に反映させ、吸排気がない状態を、ペダル２４の初期位置に対応させて、いわゆる片側方向制御を採用したが、これに限るものでなく、吸気動作をも反映させて、双方向制御を行ってもよい。例えば、図９（ｂ）に示すように、検出信号ｓｄの「０」に対して目標ストロークｓｔのハーフポイントＨＰを対応させ、検出信号ｓｄの（＋）側の最大値（＋）ｍａｘに対して目標ストロークｓｔの上限値を対応させ、検出信号ｓｄの（−）側の最大値（−）ｍａｘに対して目標ストロークｓｔの下限値を対応させた制御テーブルを用いる。
【００５６】
このような設定により、吸排気を行わない初期状態では、ペダル２４はハーフポイントＨＰに位置し、排気すると、ペダル２４の位置は、それに応じて押下方向にリニアに変位し、吸気すると、ペダル２４の位置は、それに応じて非押下位置の方向にリニアに変位する。このような設定によれば、特に、ハーフペダル領域の微妙なコントロールが容易となる。
【００５７】
なお、本実施の形態では、排気による圧力変化を検出したが、吸排気の流速を検出して、それをペダル２４の駆動制御に用いてもよい。あるいは、吸排気の流速を検出した値を積分して、吸排気の総流量に相当する値を求め、この値に応じてペダル２４を駆動制御してもよい。なお、他の検出装置を用いた場合においても、検出信号ｓｄを直接用いるのではなく、検出信号ｓｄの積分値あるいは微分値を用いて制御してもよい。
【００５８】
なお、検出装置としては、図７（ａ）、（ｂ）に示すブローセンサの他にも、各種採用可能である。腰から下が不自由な演奏者であっても体勢を崩すことなく所望のペダル操作を行えるようにするためには、ペダル駆動のための演奏者の動作によって演奏者が外部固定物から反力を受けないような検出装置であればよい。すなわち、演奏者には、吸排気による大気からの反力のような微小な反力を除いて、内力しかかからず、演奏者自身の中で力の釣り合いがとれるような検出装置であればよい。
【００５９】
以下、図７（ｃ）〜（ｈ）、及び図８（ａ）〜（ｅ）で、このような他の検出装置を例示する。なお、図７（ｃ）〜（ｈ）、及び図８（ａ）〜（ｃ）の例は、演奏者の上半身の動作を連続量で検出可能なものであるが、図８（ｄ）、（ｅ）の例は、２値（オンオフ）で検出するものである。図７（ｃ）〜（ｈ）、及び図８（ａ）〜（ｃ）の例では、図７（ａ）、（ｂ）の例と同様に、図９（ａ）の制御テーブルを用いた片側方向制御が可能で、ペダル２４を連続量で変位させることができる。
【００６０】
例えば、図７（ｃ）に示す検出装置は、演奏者が口にくわえるバイトセンサとして構成され、動作センサＭＳとして、歯で噛む力を検出する感圧センサＭＳ２を有する。同図（ｅ）に示すように、センサＭＳ２の上下には、それぞれ、柔らかい部材７６、７７を介して硬い板部材７４、７５が貼着されている。演奏者の歯７８、７８が板部材７４、７５を噛むと、部材７６、７７を介して圧力が広がり、圧力の１点集中による検出誤差が少なくなっている。感圧センサＭＳ２が、同図（ｄ）に示す回路構成によって、圧力に応じた電圧を検出信号ｓｄとして出力する。演奏者は、噛む力を調節することで、ペダル２４の押下位置を制御することができる。
【００６１】
また、図７（ｆ）に示す検出装置は、動作センサＭＳとして、ボリュームセンサＭＳ３を有する。ボリュームセンサＭＳ３は、腰巻きベルト８０に固定され、演奏者の腰の後部に装着される。一方、演奏者の頭部には装着具７９が装着され、演奏者の背中において、装着具７９とボリュームセンサＭＳ３との間がワイヤで結ばれている。演奏者が頭部を前に下げると、ワイヤ８１が引き込まれ、その引き込み量に応じた電圧がボリュームセンサＭＳ３で検出されて、検出信号ｓｄとして出力される。従って、演奏者は、頭部の前後方向における傾きを調節することで、ペダル２４の押下位置を制御することができる。
【００６２】
また、図７（ｇ）に示す検出装置は、動作センサＭＳとして、ボリュームセンサＭＳ４を有する。この検出装置は、２つの回動軸部８４、８５間に首巻きベルト８２が接続されると共に、回動軸部８４、８５を中心として顎受け部材８３が回動自在に設けられている。ボリュームセンサＭＳ４は、一方の回動軸部、例えば、回動軸部８４内に配設され、顎受け部材８３の回動位置に応じた電圧を検出信号ｓｄとして出力する。首巻きベルト８２を演奏者が首に巻き、顎受け部材８３が顎の下に位置するように当該検出装置を装着する。顎受け部材８３は、顎によって下方に押圧されて回動し、顎を上げると不図示のバネによって元の位置に復帰するようになっている。従って、演奏者は、顎を引く（下げる）量によって、ペダル２４の押下位置を制御することができる。
【００６３】
なお、この図７（ｇ）の例では、顎受け部材８３の回動反力をペダル２４の押圧反力に似せて設定することで、実際のペダル操作に近い感触での操作が可能となる。その場合、例えば、ハーフペダル領域以降から重くなる等のように負荷特性を設定してもよい。さらには、ハーフポイントＨＰが明確に認識されるように、ハーフポイントＨＰにおいて所定のクリック感が生じるような機構を設けてもよいし、ハーフポイントＨＰにおいて所定の発音、振動を生じさせてもよい。また、クリック感を複数段階で生じさせて、押下行程の進行を認識させるように構成してもよい。なお、これらのことは、図７（ｆ）の例でも可能である。
【００６４】
図７（ｈ）に示す検出装置は、動作センサＭＳとして、ホール素子で成るセンサＭＳ５を有する。この検出装置は、首巻きベルト８６にセンサＭＳ５が設けられ、センサＭＳ５が演奏者の首の前部に位置するように装着される。さらに、演奏者の顎下に、マグネット８７が装着される。マグネット８７は、粘着または不図示の耳掛け型または頭部巻型のベルト等によって装着される。そして、センサＭＳ５は、マグネット８７との距離に応じた電圧を検出信号ｓｄとして出力する。演奏者は、顎を引く（下げる）量によって、ペダル２４の押下位置を制御することができる。
【００６５】
図８（ａ）、（ｂ）に示す検出装置は、動作センサＭＳとして、プレッシャセンサＭＳ６を備える。この検出装置は、首巻きベルト８８に風船等の軟性体８９が設けられ、軟性体８９が演奏者の首の前部に位置するように装着される。プレッシャセンサＭＳ６は、演奏者の顎下に、粘着または不図示の耳掛け型または頭部巻型のベルト等によって装着される。演奏者が顎を引いて（下げて）、プレッシャセンサＭＳ６が軟性体８９に当接することによって、プレッシャセンサＭＳ６が軟性体８９に押圧される。プレッシャセンサＭＳ６は、その圧力に応じた電圧を検出信号ｓｄとして出力する。演奏者は、顎を引く強さによって、ペダル２４の押下位置を制御することができる。
【００６６】
なお、このほか、図８（ｃ）に示すような、演奏者が口にくわえて、舌による押圧操作をすると、それによる左右方向の押圧力を各々検出する押圧検出部９０、９１を備えた検出装置も採用可能である。また、図示はしないが、加速度センサを備え、演奏者の上半身（頭部）等に装着されて、傾きを検出する検出装置も採用可能である。なお、採用可能な検出装置はこれらに限られない。
【００６７】
図８（ｄ）、（ｅ）の例は、検出信号ｓｄを、連続量でなく２値（オンオフ）で出力するものであるが、検出信号ｓｄの利用の態様によって、ペダル２４の連続量での制御が可能である。
【００６８】
まず、図８（ｄ）に示す検出装置は、いわゆるリーフスイッチとして構成され、例えば、演奏者の頭部に、不図示のカチューシャ等の頭部装着用部材で装着される。上記頭部装着用部材に、リーフ９４が揺動自在に設けられ、リーフ９４の下端部に錘９３が設けられる。さらに、上記頭部装着用部材に接点９２を固定、配設し、接点９２が、垂直状態のリーフ９４に近接するようにする。演奏者が頭部を前後（あるいは左右）に振るのに伴い、リーフ９４が接点９２と離接する。この当接／離間によって、スイッチがオン／オフとなる。
【００６９】
図８（ｅ）に示す検出装置は、いわゆる水銀スイッチとして構成され、密閉された直方体状の本体９５内に水銀９６が適量封入されている。また、本体９５内の一方側寄りには、電極９７、９８が近接して設けられている。本体９５は、例えば、演奏者の頭部に、不図示のカチューシャ等の頭部装着用部材で装着される。演奏者が頭部を前後（あるいは左右）に傾けることで、同図（ｅ）に示すように、水銀９６が本体９５内を移動する。水銀９６が電極９７、９８の双方を包むような位置に移動すると、電極９７、９８が短絡してスイッチオンとなり、水銀９６が電極９７、９８から離れるとスイッチオフとなる。
【００７０】
かかる構成において、図８（ｄ）または図８（ｅ）に示す検出装置を用いた場合は、制御テーブルは、図９（ａ）に示すものに代えて、スイッチオンとなっている時間の長さに応じてペダル２４の押下深さが設定された制御テーブルを用いる。従って、演奏者は、スイッチオンの継続時間でペダル深さを調節することができる。
【００７１】
なお、２値（オンオフ）検出型の検出装置としては、これらの他に、例えば、２メイク式の押下スイッチを用いてもよい。その場合は、接点時間差で（オン）ベロシティが検出されるので、例えば、ベロシティが高いほどペダル２４の押下速度が高くなるように設定された制御テーブルを用いればよい。従って、ベロシティとオン継続時間でペダル深さが決まることから、演奏者は、スイッチ押下の速度と押下継続時間でペダル押下速度とペダル深さを調節することができる。あるいは、ベロシティが高いほどペダル２４の押下深さが深くなるように設定された制御テーブルを用いてもよい。この場合は、演奏者は、スイッチ押下の速度でペダル深さを調節することができる。
【００７２】
なお、以上説明した態様は、いずれも、ペダル２４を連続量で変位させる連続制御であったが、構成を簡単にする観点から、ペダル２４を２値的に駆動制御（２値制御）することも可能である。
【００７３】
図９（ｃ）は、検出信号ｓｄとそれに基づき２値制御されるペダル２４の目標ストロークｓｔとの関係を示す制御テーブルである。図７（ａ）〜（ｈ）、または図８（ａ）〜（ｃ）に示すいずれかの検出装置を用いると共に、制御テーブルとしては、図９（ｃ）に示すような、検出信号ｓｄの「０」〜中間値ｍｉｄに対して目標ストロークｓｔの「０」を対応させ、中間値ｍｉｄ〜最大値ｍａｘに対して目標ストロークｓｔの上限値を対応させた制御テーブルを用いる。この場合、中間値ｍｉｄを境にペダル２４がハーフポイントＨＰを通過することになる。この制御テーブルは、図８（ｄ）または図８（ｅ）の検出装置を用いた場合は、オン／オフに対して、ｍａｘ／０が対応、すなわち、目標ストロークｓｔの上限値／下限値が直接対応することになる。
【００７４】
なお、このような２値制御においても、双方向制御が可能である。例えば、図７（ａ）に示す検出装置を用いると共に、制御テーブルとしては、図９（ｄ）に示すような、検出信号ｓｄの「０」を境に、検出信号ｓｄの（−）側に対して目標ストロークｓｔの下限値を対応させ、検出信号ｓｄの（＋）側に対して目標ストロークｓｔの上限値を対応させた制御テーブルを用いる。
【００７５】
なお、上記２値制御の場合は、制御テーブルにおいて、上限値と下限値との間の移行に際し、押下方向及び復帰方向双方にヒステリシスを設けることが望ましい。
【００７６】
なお、上記図７（ａ）〜（ｈ）、または図８（ａ）〜（ｃ）に示す検出装置は、例示した用い方に限らず、動作回数に応じてペダル２４を駆動制御するように構成してもよい。例えば、図７（ｃ）に示すバイトセンサでは、所定時間内における噛む回数に応じてペダル２４の目標ストロークｓｔを設定した制御テーブルを用いることで、演奏者は、噛む回数でペダル２４の押下深さを制御することができる。
【００７７】
なお、３メイク以上の多数メイク式の押下スイッチを用い、メイクの数に応じてペダル２４の押下深さを制御するようにしてもよい。
【００７８】
なお、上記各種検出装置は、上半身の動作を検出可能であれば、演奏者の頭部に限らず、肩や腕等の動作を検出するものであってもよい。
【００７９】
なお、ペダル２４の駆動制御に用いる検出装置は、上記例示したものの１つに限定されず、２つ以上の検出装置を組み合わせて、より繊細な制御を行うようにしてもよい。
【００８０】
なお、ペダル２４はラウドペダルであるとしたが、他のペダル（ソフトペダル等）の駆動制御についても同様に本発明を適用可能である。また、複数種類のペダルを並行して駆動制御するためには、ペダル演奏補助装置１００の本体３０を複数設けるか、あるいは、本体３０内に、アクチュエータ３４からペダル把持部４６までの一連の機構を複数設けてもよい。
【００８１】
なお、本実施の形態では、ペダル演奏補助装置１００は、入力される検出信号ｓｄに基づきペダルアクチュエータ３４が動作するようにしたが、ＭＩＤＩＩ／Ｆ１３からＭＩＤＩ信号を入力し、あるいは、検出信号ｓｄ自体をＭＩＤＩ形式に変換したものを入力し、これら入力されたＭＩＤＩ信号に基づきペダルアクチュエータ３４が動作できるように構成してもよい。これらのように構成すれば、ペダルアクチュエータ３４はＭＩＤＩ信号で動作できるので、例えば、ペダル操作用に作成されたＭＩＤＩデータを外部から入力してペダル２４を自動操作することが可能となる。さらには、ペダル操作を教える先生のペダル操作に応じてＭＩＤＩ信号がペダル演奏補助装置１００に供給されるようにすれば、先生によるペダル２４の遠隔操作も可能になり、先生によるペダル操作補助等によって、生徒である演奏者のペダル操作の練習にも利用できる。
【符号の説明】
【００８２】
２２ ペダルボックス、 ２４ ペダル、 ３０ 本体、 ３１ 制御ユニット、 ３４ ペダルアクチュエータ、 ４６ ペダル把持部（ペダル駆動部）、 ７０ 検出装置（動作検出手段）、 １００ ペダル演奏補助装置、 ＰＮ ピアノ、 ｓｄ 検出信号
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ピアノのペダルを上半身の動作で駆動可能にすることができるペダル演奏補助装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、主に足の不自由な演奏者用として、アコースティックピアノのペダルを、演奏者の足以外による操作で駆動することを可能としたペダル演奏補助装置が知られている。例えば、下記特許文献１では、３つのペダルの各下部に電磁石を設置すると共に、いすに３つの背当てを揺動自在に設け、背当てのいずれかが押圧されると、対応するリミットスイッチがオン状態となって、対応する電磁石が励磁されて、対応するペダルが引き下げられることで駆動される。
【０００３】
また、下記特許文献２では、棚板の高さに配置した腹部当接部材を連絡部材によりラウドペダルに連結し、腹部当接部材を演奏者が腹部で押圧操作すると、その操作に応じて、連絡部材を介してラウドペダルが押し上げられるようにすることで、足による操作を伴わずに、ラウドペダルを足で踏んだ場合と同等の離弦動作を行わせることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開昭５３−１５０１４３号公報
【特許文献２】特許３３３１０５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１では、スイッチ手段により、各電磁石のオンオフが切り替えられるものであるので、ハーフペダル領域のコントロール等、微妙なペダル操作ができず、演奏表現力の点では満足できるものではなかった。
【０００６】
また、上記特許文献２では、演奏者は、腰掛けた状態で腹部を前後に動かして腹部当接部材を押圧しなければならないので、ストローク量を多くとれないだけでなく、また、力の入れ加減が難しいため、微妙なペダル操作を行うことが容易でなく、豊かな演奏表現力を発揮するのが困難であるという問題があった。
【０００７】
しかも、上記特許文献１では、背当てを押圧するためには、体を後方及びやや側方に反らす必要があるが、そうすると、鍵盤からの腕の位置が変化するので、鍵盤操作が行い難くなる。また、不自由な部位が膝下のみであれば、体のバランスを維持することは多少容易であるが、腰から下の広範囲が不自由な演奏者の場合は、しっかり踏ん張ることができないため、腰掛けた状態で上半身を前後及び左右に自由に動かすことは実際上困難で、ペダル操作のために体勢を崩しやすいという問題もある。一方、上記特許文献２でも、腰から下が不自由な演奏者の場合は同様の問題が生じる。このことからも、演奏者の障害の程度によっては、ペダル操作による豊かな演奏表現を可能にすることが事実上困難であるという問題があった。
【０００８】
本発明は上記従来技術の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、下半身が不自由な演奏者であっても、上半身によるペダルの連続量での操作を可能にして、豊かな演奏表現を可能にすることができるペダル演奏補助装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために本発明の請求項１のペダル演奏補助装置は、ピアノのペダルを連続量で駆動するペダル駆動部と、演奏者に装着され、該演奏者の上半身の動作を連続量で検出する動作検出手段と、前記動作検出手段により検出される検出信号の値と前記ペダルが位置すべき目標ストロークとの対応関係を規定する制御テーブルを予め記憶した記憶手段と、前記記憶手段に記憶された制御テーブルを参照して、前記動作検出手段により検出された検出信号に対応する目標ストロークを求め、該目標ストロークに基づいて前記ペダル駆動部を駆動制御することで、前記ペダルを連続量で変位させる制御手段とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、下半身が不自由な演奏者であっても、上半身によりペダルを連続量で操作可能にして、豊かな演奏表現を可能にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施の形態に係るペダル演奏補助装置をピアノに装着した状態を示す外観斜視図である。
【図２】ペダル演奏補助装置の制御ユニット及びそれに関連する要素の構成を示すブロック図である。
【図３】ペダル演奏補助装置の左側面図であり、本体から左側板を外した状態を示している。
【図４】ペダル演奏補助装置の背面図（図（ａ））、及びペダル演奏補助装置の平面図（図（ｂ））である。
【図５】ペダル演奏補助装置の左側面図である。
【図６】ペダル演奏補助装置の要部の左側面図である。
【図７】動作センサを備えた検出装置の斜視図（図（ａ））、同検出装置の回路構成を示す図（図（ｂ））、及び、他の検出装置の例を示す図（図（ｃ）〜（ｈ））である。
【図８】他の検出装置の例を示す図である。
【図９】検出信号とそれに基づき制御されるペダルの目標ストロークとの関係を示す制御テーブルである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１３】
図１は、本発明の一実施の形態に係るペダル演奏補助装置をピアノに装着した状態を示す外観斜視図である。このペダル演奏補助装置１００は、ペダルを有するピアノに対して装着されることで、ペダルを、通常の足操作によることなく駆動できるようにしたものである。ペダル演奏補助装置１００が装着されるピアノＰＮとしては、主にアコースティックピアノが想定され、図１ではグランドピアノが例示されている。詳細は後述するが、ペダル演奏補助装置１００は、グランドピアノ、アップライトピアノのいずれにも装着可能に構成されており、アップライトピアノに装着した状態は、図５に例示されている（後述）。
【００１４】
図１に示すように、ペダル演奏補助装置１００は、床面２５に載置されるベースプレート６０と、ベースプレート６０上に配設された本体３０及びジャッキユニット６１とから構成され、グランドピアノであるピアノＰＮのペダル柱２１の下部に設けられたペダルボックス２２に対して固定される。本体３０には、制御ユニット３１、ピアノＰＮのペダル２４を把持するペダル把持部４６等が設けられている（詳細は後述する）。
【００１５】
図２は、ペダル演奏補助装置１００の制御ユニット３１及びそれに関連する要素の構成を示すブロック図である。制御ユニット３１は、ＣＰＵ１１に、バス１０を通じて、タイマ１２、ＭＩＤＩ（Musical Instrument Digital Interface）インターフェイス（ＭＩＤＩＩ／Ｆ）１３、記憶部１４、ＲＯＭ１６、ＲＡＭ１７及びペダルドライブユニット１８が接続されて構成される。タイマ１２はＣＰＵ１１にも接続されている。
【００１６】
本体３０には、後述するペダルアクチュエータ３４及び位置センサ４９も配設されており、ペダルドライブユニット１８はペダルアクチュエータ３４に電流指示値ｕｐ（ｔ）を供給し、位置センサ４９の検出信号ｙｐがＣＰＵ１１に供給される。また、演奏者の上半身の動作を検出する動作センサＭＳ（図７、図８で後述する）の検出信号ｓｄが不図示のＡ／Ｄ変換器でデジタル信号に変換されてＣＰＵ１１に供給される。
【００１７】
ピアノＰＮは、すべては図示はしないが、鍵の運動をハンマに伝達するアクションメカニズムと、ハンマにより打撃される弦１９と、弦１９の振動を止めるためのダンパ２０とを備えている。ペダル２４は、例えば、ダンパ２０を駆動するラウドペダルである。以降、ピアノＰＮに装着状態にあるペダル演奏補助装置１００において、奏者側を「前方」と称する。
【００１８】
ＣＰＵ１１は、本ペダル演奏補助装置１００全体の制御を司る。ＲＯＭ１７は、ＣＰＵ１１が実行する制御プログラムやテーブルデータ等の各種データを記憶する。ＲＡＭ１６は、演奏データ、テキストデータ等の各種入力情報、各種フラグやバッファデータ及び演算結果等を一時的に記憶する。ＭＩＤＩＩ／Ｆ１３は、不図示のＭＩＤＩ機器等との間でＭＩＤＩ信号のやりとりを行う。タイマ１２は、タイマ割り込み処理における割り込み時間や各種時間を計時する。記憶部１４は、フラッシュメモリ等の不揮発メモリで構成され、演奏データ等の各種データを記憶することができる。
【００１９】
ＣＰＵ１１は、検出信号ｓｄに基づいて、各時刻におけるペダル２４の各位置に対応した位置制御データを生成し、この位置制御データに応じた励磁電流として上記電流指示値ｕｐ（ｔ）を生成して、この電流指示値ｕｐ（ｔ）を、ペダルドライブユニット１８を介してペダルアクチュエータ３４に供給する。この電流指示値ｕｐ（ｔ）は、実際には、ペダルアクチュエータ３４のソレノイドコイル（図示せず）に流すべき平均電流の目標値に応じたデューティ比となるようにパルス幅変調を施したＰＷＭ信号である。
【００２０】
ペダル２４の駆動制御においては、上記位置制御データと位置センサ４９から供給される検出信号ｙｐとを比較し、両者が一致するように電流指示値ｕｐ（ｔ）を随時更新して出力することでサーボ制御を行う。これにより、演奏者の動作に基づき随時供給される検出信号ｓｄに従って、ペダル２４が自動的に駆動される。
【００２１】
次に、図３〜図６を用いて、ペダル演奏補助装置１００の構造及び動作を説明する。図３は、ペダル演奏補助装置１００の左側面図であり、本体３０から左側板を外した状態を示している。図４（ａ）は、ペダル演奏補助装置１００の背面図、同図（ｂ）はペダル演奏補助装置１００の平面図である。図５は、ペダル演奏補助装置１００の左側面図である。ここで、図３では、ペダル演奏補助装置１００をグランドピアノに装着した状態を例示し、図５では、アップライトピアノに装着した状態を例示している。後述する突き当て部材５２は、ペダル演奏補助装置１００をグランドピアノに装着する場合にのみ用いられる。また、図３は、ペダル２４を駆動していない初期状態を示す。
【００２２】
図４（ｂ）に示すように、本体３０の上面には、電源スイッチ５６、動作ランプ５７のほか、動作センサＭＳの検出信号ｓｄが入力される信号端子５８が設けられている。また、本体３０の右側面下部には、電源コネクタ５５が設けられている。
【００２３】
図３に示すように、装着状態にあるペダル演奏補助装置１００のベースプレート６０上においては、本体３０が前方、ジャッキユニット６１が後方に位置する。ジャッキユニット６１は、調節ボルト６３の回転操作により上下する可動プレート６２を有する。
【００２４】
ペダル演奏補助装置１００の本体３０は、直方体状に形成され、本体３０の後面下部には、ペダル２４を本体３０内部に挿通させるための窓部５４が開口して設けられる（図４（ａ）参照）。また、本体３０の後部の適所に突き当て板５０、５１が設けられる（図３、図４（ｂ）、図５参照）。図３、図４（ａ）に示すように、上記突き当て部材５２は、長穴５２ａを有し、本体３０の上部において前後方向にスライド自在に取り付けられる。突き当て部材５２は、左右のつまみ５３Ａ、５３Ｂによって、前後方向における任意の位置に固定状態とすることができる。
【００２５】
そして、特に、グランドピアノであるピアノＰＮに対する装着時においては、まず、可動プレート６２を下げた状態で可動プレート６２をペダルボックス２２の下方に潜り込ませるようにし、それと同時に、突き当て板５１を、ペダルボックス２２の前面２２ａに当接させる。これにより、本体３０とピアノＰＮとの前後方向の位置関係が規定される。その後、調節ボルト６３を回転操作して可動プレート６２を上昇させてペダルボックス２２の下面２２ｂに突き当て、調節ボルト６３さらに回動操作し、床面２５とペダルボックス２２の下面２２ｂとの間でジャッキユニット６１を突っ張らせて反発力を生じさせることで、ペダル演奏補助装置１００を床面２５及びピアノＰＮに対して固定状態とする。さらに、突き当て部材５２をスライドさせてピアノＰＮのペダル柱２１に当接させる。これらにより、ペダル２４の駆動動作時において本体３０の振動を抑制し、動作を安定させることができる。
【００２６】
上記制御ユニット３１、ペダル把持部４６、ペダルアクチュエータ３４、位置センサ４９は、ペダル演奏補助装置１００の本体３０の内部に配設される。ペダルアクチュエータ３４は、ステイ３４を介して本体３０の前板３２に固定され、駆動信号（電流指示値ｕｐ（ｔ））が供給されるとプランジャ３３を下方に移動させる。位置センサ４９は、プランジャ３３の現在位置を検出して検出信号ｙｐを出力する。プランジャ３３の下端部にはプランジャシャフト３６が固定され、プランジャシャフト３６にはスプリングプレート３５が固定され、従って、プランジャシャフト３６及びスプリングプレート３５が、プランジャ３３と共に上下方向に移動するようになっている。
【００２７】
また、スプリングプレート３５より下方において、前板３２には、ステイ４０を介してスプリング受け板３９が固定されている。スプリングプレート３５とスプリング受け板３９との間には、スプリング３７が介装され、スプリング３７は、スプリングプレート３５を、スプリング受け板３９に対して離間させる方向（上方）に常に付勢している。これにより、プランジャシャフト３６は、駆動信号の供給が停止されている状態では、スプリング３７の付勢力により初期位置に保たれる。
【００２８】
プランジャシャフト３６の下端部には、ユニバーサルジョイント３８を介して連結バー４１が連結され、連結バー４１にはパイプ状の連結部材４２が固定されている。また、連結部材４２の下半部には、長さ調節用の調節用バー４３が摺動可能に内挿されており、連結部材４２からの調節用バー４３の突き出し長さを任意に調節して、調節つまみ４４Ａ、４４Ｂ（図３、図４参照）により固定できるようになっている。
【００２９】
上記ペダル把持部４６は、調節用バー４３の下端部に、ユニバーサルジョイント４５を介して連結されている。ユニバーサルジョイント３８によって、プランジャシャフト３６に対して連結部材４２乃至調節用バー４３の角度を任意に変えることができ、さらに、ユニバーサルジョイント４５によって、調節用バー４３に対してペダル把持部４６の角度を任意に変えることができる。これらにより、あらゆる機種のピアノＰＮにおいても、そのペダル２４をペダル把持部４６が確実且つ容易に把持することができるようになっている。
【００３０】
ペダル把持部４６は、後方が開口した袋状で且つ縦断面コ字状に形成される。ペダル把持部４６の下部には、ペダル２４を締め付け固定するためのロックボルト４７が取り付けられ、このロックボルト４７が、ロック操作部４８の回転操作により上下するようになっている。グランドピアノであるピアノＰＮのペダル２４は、その下部が凹部となっている。ペダル２４を固定する際には、上記のように、本体３０を床面２５及びピアノＰＮに対して固定状態にした後、ペダル把持部４６の袋状部分にペダル２４を挿入し、ロック操作部４８を回転操作してロックボルト４７を上昇させる。すると、ペダル２４の上記凹部の下面２４ａに、ロックボルト４７の上端部が当接し、ペダル把持部４６の上部下面４６ａとロックボルト４７とによってペダル２４が挟持、固定される。
【００３１】
ところで、ピアノＰＮがアップライトピアノである場合は、ペダル演奏補助装置１００は、図５に示すように装着される。すなわち、アップライトピアノであるピアノＰＮは、ペダルボックスを有さず、下前板２３を有し、下前板２３の下部からペダル２４が前方に延びている。アップライトピアノであるピアノＰＮに対する装着時においては、まず、突き当て部材５２を本体３０側（最前端）に寄せて固定し、可動プレート６２を下げた状態で、可動プレート６２をピアノＰＮの底板２６前部の下面２６ａの下方に潜り込ませるようにし、それと同時に、突き当て板５０を、下前板２３の前面２３ａに当接させる。これにより、本体３０とピアノＰＮとの前後方向の位置関係が規定される。
【００３２】
その後、グランドピアノの場合と同様に、調節ボルト６３を回転操作して可動プレート６２を上昇させて下面２６ａに突き当て、調節ボルト６３をさらに回転操作し、床面２５と下面２６ａとの間でジャッキユニット６１を突っ張らせて反発力を生じさせることで、ペダル演奏補助装置１００を床面２５及びピアノＰＮに対して固定状態とする。突き当て部材５２は用いられないが、突き当て板５０が突き当て板５１に比し上方にあるので、ペダル２４の駆動動作時において本体３０の振動が抑制され、動作が安定する。なお、アップライトピアノにおいても、突き当て部材５２を下前板２３の前面２３ａに当接させてもよい。
【００３３】
ところで、上述のように、ピアノＰＮがグランドピアノである場合は、突き当て板５１とペダルボックス２２の前面２２ａとの当接によって、本体３０とピアノＰＮとの前後方向の位置関係が規定される。すなわち、突き当て板５１が、ペダル演奏補助装置１００の装着状態時の前後方向における位置決め基準となる。また、このとき、突き当て板５１と前面２２ａとの当接位置からペダル演奏補助装置１００の本体３０の最前位置までの距離は、図３に示す「Ｌ１」である。一方、ピアノＰＮがアップライトピアノである場合は、突き当て板５０と下前板２３の前面２３ａとの当接によって、本体３０とピアノＰＮとの前後方向の位置関係が規定される。このとき、突き当て板５０と前面２３ａとの当接位置から本体３０の最前位置までの距離は、図５に示す「Ｌ２」である。ここで、Ｌ１、Ｌ２はいずれも、１２ｃｍ以下の値、例えば、１１ｃｍに設定されている。
【００３４】
一般に、車椅子を利用する演奏者がこのペダル演奏補助装置１００を利用してピアノ演奏を行う場合、ペダル演奏補助装置１００が足下に配置されることで、邪魔にならないように配慮する必要がある。演奏者がピアノＰＮに対向して、車椅子を演奏に適した場所に位置させたとき、一般的な車椅子のフットレストの奏者からみた前端（図３、図５でいう後端）は、ペダルボックス２２の前面２２ａ、あるいは下前板２３の前面２３ａから前方に約１２ｃｍの位置より前方に位置する。そこで、距離Ｌ１、Ｌ２を１２ｃｍ以下に設定することで、車椅子のフットレストや演奏者の足等が本体３０に干渉することを確実に回避し、演奏の邪魔にならないようにしている。すなわち、ペダルアクチュエータ３４をペダル２４乃至ペダル把持部４６の近傍に配置せずに、ペダル２４乃至ペダル把持部４６から（上方に）離間した位置に配置することで、本体３０の前後方向の厚みを抑制し、これにより、上記のように距離Ｌ１、Ｌ２を１２ｃｍ以下に設定する構成を可能としている。
【００３５】
次に、図３、図６を用いて、ペダル演奏補助装置１００の動作の一例を説明する。ペダル演奏補助装置１００の動作は、ピアノＰＮがグランドピアノであってもアップライトピアノであっても同様であるので、ピアノＰＮがグランドピアノである場合を例にとって説明する。
【００３６】
図６は、ペダル演奏補助装置１００の要部の左側面図である。図３が初期状態、すなわち、非駆動状態であってペダル２４の非押下状態を示すのに対し、図６は、駆動状態であってペダル２４の押下状態を示す。
【００３７】
動作センサＭＳの検出信号ｓｄが、信号端子５８を通じて制御ユニット３１に入力され、それに応じた電流指示値ｕｐ（ｔ）が、上述のようにペダルアクチュエータ３４に供給されると、図６に示すように、プランジャ３３と共に、プランジャシャフト３６及びスプリングプレート３５が下方に移動し、スプリング３７は縮む。プランジャシャフト３６に連動して、連結バー４１、連結部材４２及び調節用バー４３を介して、ペダル把持部４６も下方に移動する。その際、ユニバーサルジョイント３８、４５間の部材（連結バー４１等）、及びペダル把持部４６は、各々の上下及び前後方向の位置が変化するだけでなく、各々の角度もペダル２４の回動に合わせて前後方向に変化する必要があるが、それらの角度変化の自由度は、ユニバーサルジョイント３８、４５によって確保されている。従って、プランジャ３３の動作としては単純な上下動作であるが、ペダル２４の回動に追従してペダル把持部４６が姿勢を変え、ペダル２４の動作は、足で押下された場合と同様の回動動作となる。検出信号ｓｄに応じたペダル２４の動作の量（ペダル深さ）については後述する。
【００３８】
検出信号ｓｄに基づき、電流指示値ｕｐ（ｔ）が初期状態に対応する値となると、スプリング３７の付勢力によってスプリングプレート３５が上昇する。これに連動してペダル把持部４６も上昇するので、ペダル２４も上方に回動して元の初期位置に復帰する。
【００３９】
次に、図７〜図９を用いて、動作センサＭＳと、動作センサＭＳの検出信号ｓｄに基づくペダル２４の動作の詳細な態様を説明する。
【００４０】
図７（ａ）は、本実施の形態で採用される動作センサＭＳを備えた検出装置の斜視図である。図７（ｂ）は、同検出装置の回路構成を示す図である。なお、図７（ｃ）〜（ｈ）、及び図８（ａ）〜（ｅ）は、いずれも演奏者の上半身に装着される検出装置の他の例を示し、これらについては後述する。
【００４１】
図７（ａ）に示すように、本実施の形態のペダル演奏補助装置１００に接続されて用いられる検出装置７０は、ブローセンサとして構成され、動作センサＭＳとして、演奏者の呼気の吸排を検出するセンサＭＳ１を備える。検出装置７０は、演奏者の頭部に装着するためのベルト部７１と、ベルト部７１の一方の端部から延びて演奏者の口元付近に位置するマウスピース７２とを備え、上記センサＭＳ１は、ベルト部７１の上記一方の端部に設けられる。
【００４２】
検出装置７０のセンサＭＳ１は、ダイヤフラム、マグネット及びホール素子等を備え、図７（ｂ）に示す回路によって、演奏者の吸気及び排気による圧力変化を抵抗変化に変え、この抵抗変化による電圧変化を検出信号ｓｄとして連続量で出力するものである。
【００４３】
図９（ａ）は、検出信号ｓｄとそれに基づき制御されるペダル２４の目標ストロークｓｔとの関係を示す制御テーブルであり、本実施の形態におけるペダル２４の制御例を示す図である。なお、図９（ｂ）〜（ｄ）は、他の制御テーブル例を示し、これらについては後述する。
【００４４】
本実施の形態では、図９（ａ）に示すように、ブローセンサである検出装置７０において、演奏者の排気動作のみに基づいてペダル２４を駆動制御する。図９（ａ）の横軸には、検出信号ｓｄの値をとり、縦軸にはペダル２４が位置すべき目標ストロークｓｔをとる。目標ストロークｓｔは、「０」が、踏み込みされていない初期位置に対応する。目標ストロークｓｔの上限値（最大踏み込み位置）と下限値（初期位置）を予め求め、上限値と下限値との間を、プランジャ３３の物理位置としてマッピングしておく。本実施の形態では、検出信号ｓｄと目標ストロークｓｔとがリニアに対応するようにマッピングするが、必ずしもリニアでなくてもよく、例えば、ハーフペダル領域を制御しやすいような曲線で対応させてもよい。
【００４５】
ここで、ハーフペダル領域とは、ラウドペダルであるペダル２４の踏み込み行程において、弦１９に対するダンパ２０の押接力の減少が開始される状態からダンパ２０が弦１９に対して非接触状態となるまでの領域であり、ハーフペダル領域中のハーフポイントＨＰは、事前に特定されているものとする。そして、検出信号ｓｄの最小値である「０」に対して目標ストロークｓｔの「０」を対応させ、検出信号ｓｄの最大値ｍａｘに対して目標ストロークｓｔの上限値を対応させる。また、検出信号ｓｄの最小値と最大値ｍａｘとの中間値ｍｉｄに対して、ハーフポイントＨＰを対応させる。なお、センサＭＳ１の出力電圧値が所定値以上であるときは、検出信号ｓｄとして、一定値である最大値ｍａｘが出力されるものとする。
【００４６】
ペダル２４の駆動制御においては、図９（ａ）に示す制御テーブルを参照して検出信号ｓｄに応じた目標ストロークｓｔが求められ、ペダル２４の位置が目標ストロークｓｔと一致するように、電流指示値ｕｐ（ｔ）が生成される。
【００４７】
上記のような設定により、演奏者がベルト部７１を頭部に装着し、マウスピース７２をくわえて排気すると、その排気の強さが連続量で検出されて検出信号ｓｄとして出力される。そして、刻々と変化する検出信号ｓｄに応じてプランジャ３３が連続的に変位し、ペダル２４も連続的に変位する。
【００４８】
本実施の形態によれば、ペダル演奏補助装置１００の装着状態時において、グランドピアノにおいては、ペダルボックス２２の前面２２ａに突き当て板５１が当接すると共に、突き当て部材５２がペダル柱２１に当接し、一方、アップライトピアノにおいては、下前板２３の前面２３ａに突き当て板５０が当接する。また、ジャッキユニット６１が床面２５とペダルボックス２２の下面２２ｂまたは底板２６の下面２６ａとの間に介在し、床面２５からの反力を利用して、ジャッキユニット６１がペダルボックス２２または底板２６を上方に付勢して、両者間に突っ張り力を発生させることで、ペダル演奏補助装置１００がピアノＰＮに対して安定した固定状態とされる。すなわち、ピアノＰＮの自重を利用して装着がなされる。
【００４９】
これらにより、ピアノＰＮに対して穴明けや貼付等の特別な加工処理を必要とすることなく、ペダル演奏補助装置１００を安定して装着でき、取り外しも容易である。また、ペダル演奏補助装置１００は、ピアノＰＮに対して、ペダルボックス２２の前面２２ａ等と下面２２ｂ等の、相平行でない２つの当接面で拘束されることから、駆動動作時において本体３０の振動が少なく位置が安定維持されて、本体３０が位置ずれすることが回避され、ペダル駆動動作も安定する。しかも、グランドピアノにおいては、突き当て部材５２とペダル柱２１とも当接するのでペダル駆動動作が一層安定する。よって、ピアノＰＮに対して加工を要することなく外部から安定した状態で装着すると共に、着脱を容易にすることができる。しかも、グランドピアノとアップライトピアノとの間だけでなく、異なる機種間でも同一のペダル演奏補助装置１００を使い回すことが容易である。
【００５０】
さらに、ペダル演奏補助装置１００の装着状態時において、本体３０の最前端が、ペダルボックス２２の前面２２ａまたは下前板２３の前面２３ａから前方に１２ｃｍの位置より後方に位置するので、演奏者が楽器に対向したとき、ペダル演奏補助装置１００に演奏者の足や車椅子のフットレスト等が当たらず、邪魔にならないことから、円滑な演奏を確保することができる。
【００５１】
本実施の形態によればまた、演奏者に装着した検出装置７０で該演奏者の上半身の動作として呼気の排気動作を検出し、その検出結果である検出信号ｓｄに応じてペダル２４を連続量で変位させ、しかも、制御テーブルに基づき、ペダル２４の位置が、検出信号ｓｄに応じた位置となるようにサーボ駆動制御するようにしたので、下半身が不自由な演奏者であっても、上半身によりペダルを連続量で忠実に操作可能にして、しかもハーフペダル領域のコントロール等、微妙なペダル操作をも可能にして、豊かな演奏表現を実現することができる。
【００５２】
さらに、検出装置７０は、ブローセンサであって、従来のペダル演奏補助装置のように、腹部や背中で外部の部材を駆動するような動作を必要としないので、演奏者の上半身の動作によって、当該演奏者が外部固定物から反力を受けない。従って、腰から下の広範囲が不自由な演奏者の場合であっても、動作のために下半身で踏ん張らなくても良く、体勢を崩すことなく所望のペダル操作を行うことができる。しかも、動作においてストローク量の制約がないので、制御が容易であり、力の入れ加減も容易である。さらには、大きな姿勢の変化がないので、鍵盤からの腕の位置にも影響を与えず、鍵盤操作が行い難くなることもない。
【００５３】
なお、突き当て板５１は、ピアノＰＮがアップライトピアノである場合は不要で、突き当て板５０は、ピアノＰＮがグランドピアノである場合は不要であるが、いずれのピアノに対して装着される場合も、両突き当て板５０、５１が邪魔になることはないので、使い回す際に都合がよく、わざわざ取り外す煩わしさがなく、構成も複雑化しなくて済む。
【００５４】
なお、本実施の形態では、床面２５からの反力を利用してペダルボックス２２等を上方に付勢する付勢手段として、ジャッキユニット６１を示したが、これは例示であり、ピアノＰＮの底面等と床面２５との間に突っ張り力を発生させる機構であれば、他の構成であってもよい。例えば、カム機構を利用したもの、圧力を利用したもの等であってもよい。
【００５５】
なお、本実施の形態では、演奏者の排気動作のみをペダル駆動に反映させ、吸排気がない状態を、ペダル２４の初期位置に対応させて、いわゆる片側方向制御を採用したが、これに限るものでなく、吸気動作をも反映させて、双方向制御を行ってもよい。例えば、図９（ｂ）に示すように、検出信号ｓｄの「０」に対して目標ストロークｓｔのハーフポイントＨＰを対応させ、検出信号ｓｄの（＋）側の最大値（＋）ｍａｘに対して目標ストロークｓｔの上限値を対応させ、検出信号ｓｄの（−）側の最大値（−）ｍａｘに対して目標ストロークｓｔの下限値を対応させた制御テーブルを用いる。
【００５６】
このような設定により、吸排気を行わない初期状態では、ペダル２４はハーフポイントＨＰに位置し、排気すると、ペダル２４の位置は、それに応じて押下方向にリニアに変位し、吸気すると、ペダル２４の位置は、それに応じて非押下位置の方向にリニアに変位する。このような設定によれば、特に、ハーフペダル領域の微妙なコントロールが容易となる。
【００５７】
なお、本実施の形態では、排気による圧力変化を検出したが、吸排気の流速を検出して、それをペダル２４の駆動制御に用いてもよい。あるいは、吸排気の流速を検出した値を積分して、吸排気の総流量に相当する値を求め、この値に応じてペダル２４を駆動制御してもよい。なお、他の検出装置を用いた場合においても、検出信号ｓｄを直接用いるのではなく、検出信号ｓｄの積分値あるいは微分値を用いて制御してもよい。
【００５８】
なお、検出装置としては、図７（ａ）、（ｂ）に示すブローセンサの他にも、各種採用可能である。腰から下が不自由な演奏者であっても体勢を崩すことなく所望のペダル操作を行えるようにするためには、ペダル駆動のための演奏者の動作によって演奏者が外部固定物から反力を受けないような検出装置であればよい。すなわち、演奏者には、吸排気による大気からの反力のような微小な反力を除いて、内力しかかからず、演奏者自身の中で力の釣り合いがとれるような検出装置であればよい。
【００５９】
以下、図７（ｃ）〜（ｈ）、及び図８（ａ）〜（ｅ）で、このような他の検出装置を例示する。なお、図７（ｃ）〜（ｈ）、及び図８（ａ）〜（ｃ）の例は、演奏者の上半身の動作を連続量で検出可能なものであるが、図８（ｄ）、（ｅ）の例は、２値（オンオフ）で検出するものである。図７（ｃ）〜（ｈ）、及び図８（ａ）〜（ｃ）の例では、図７（ａ）、（ｂ）の例と同様に、図９（ａ）の制御テーブルを用いた片側方向制御が可能で、ペダル２４を連続量で変位させることができる。
【００６０】
例えば、図７（ｃ）に示す検出装置は、演奏者が口にくわえるバイトセンサとして構成され、動作センサＭＳとして、歯で噛む力を検出する感圧センサＭＳ２を有する。同図（ｅ）に示すように、センサＭＳ２の上下には、それぞれ、柔らかい部材７６、７７を介して硬い板部材７４、７５が貼着されている。演奏者の歯７８、７８が板部材７４、７５を噛むと、部材７６、７７を介して圧力が広がり、圧力の１点集中による検出誤差が少なくなっている。感圧センサＭＳ２が、同図（ｄ）に示す回路構成によって、圧力に応じた電圧を検出信号ｓｄとして出力する。演奏者は、噛む力を調節することで、ペダル２４の押下位置を制御することができる。
【００６１】
また、図７（ｆ）に示す検出装置は、動作センサＭＳとして、ボリュームセンサＭＳ３を有する。ボリュームセンサＭＳ３は、腰巻きベルト８０に固定され、演奏者の腰の後部に装着される。一方、演奏者の頭部には装着具７９が装着され、演奏者の背中において、装着具７９とボリュームセンサＭＳ３との間がワイヤで結ばれている。演奏者が頭部を前に下げると、ワイヤ８１が引き込まれ、その引き込み量に応じた電圧がボリュームセンサＭＳ３で検出されて、検出信号ｓｄとして出力される。従って、演奏者は、頭部の前後方向における傾きを調節することで、ペダル２４の押下位置を制御することができる。
【００６２】
また、図７（ｇ）に示す検出装置は、動作センサＭＳとして、ボリュームセンサＭＳ４を有する。この検出装置は、２つの回動軸部８４、８５間に首巻きベルト８２が接続されると共に、回動軸部８４、８５を中心として顎受け部材８３が回動自在に設けられている。ボリュームセンサＭＳ４は、一方の回動軸部、例えば、回動軸部８４内に配設され、顎受け部材８３の回動位置に応じた電圧を検出信号ｓｄとして出力する。首巻きベルト８２を演奏者が首に巻き、顎受け部材８３が顎の下に位置するように当該検出装置を装着する。顎受け部材８３は、顎によって下方に押圧されて回動し、顎を上げると不図示のバネによって元の位置に復帰するようになっている。従って、演奏者は、顎を引く（下げる）量によって、ペダル２４の押下位置を制御することができる。
【００６３】
なお、この図７（ｇ）の例では、顎受け部材８３の回動反力をペダル２４の押圧反力に似せて設定することで、実際のペダル操作に近い感触での操作が可能となる。その場合、例えば、ハーフペダル領域以降から重くなる等のように負荷特性を設定してもよい。さらには、ハーフポイントＨＰが明確に認識されるように、ハーフポイントＨＰにおいて所定のクリック感が生じるような機構を設けてもよいし、ハーフポイントＨＰにおいて所定の発音、振動を生じさせてもよい。また、クリック感を複数段階で生じさせて、押下行程の進行を認識させるように構成してもよい。なお、これらのことは、図７（ｆ）の例でも可能である。
【００６４】
図７（ｈ）に示す検出装置は、動作センサＭＳとして、ホール素子で成るセンサＭＳ５を有する。この検出装置は、首巻きベルト８６にセンサＭＳ５が設けられ、センサＭＳ５が演奏者の首の前部に位置するように装着される。さらに、演奏者の顎下に、マグネット８７が装着される。マグネット８７は、粘着または不図示の耳掛け型または頭部巻型のベルト等によって装着される。そして、センサＭＳ５は、マグネット８７との距離に応じた電圧を検出信号ｓｄとして出力する。演奏者は、顎を引く（下げる）量によって、ペダル２４の押下位置を制御することができる。
【００６５】
図８（ａ）、（ｂ）に示す検出装置は、動作センサＭＳとして、プレッシャセンサＭＳ６を備える。この検出装置は、首巻きベルト８８に風船等の軟性体８９が設けられ、軟性体８９が演奏者の首の前部に位置するように装着される。プレッシャセンサＭＳ６は、演奏者の顎下に、粘着または不図示の耳掛け型または頭部巻型のベルト等によって装着される。演奏者が顎を引いて（下げて）、プレッシャセンサＭＳ６が軟性体８９に当接することによって、プレッシャセンサＭＳ６が軟性体８９に押圧される。プレッシャセンサＭＳ６は、その圧力に応じた電圧を検出信号ｓｄとして出力する。演奏者は、顎を引く強さによって、ペダル２４の押下位置を制御することができる。
【００６６】
なお、このほか、図８（ｃ）に示すような、演奏者が口にくわえて、舌による押圧操作をすると、それによる左右方向の押圧力を各々検出する押圧検出部９０、９１を備えた検出装置も採用可能である。また、図示はしないが、加速度センサを備え、演奏者の上半身（頭部）等に装着されて、傾きを検出する検出装置も採用可能である。なお、採用可能な検出装置はこれらに限られない。
【００６７】
図８（ｄ）、（ｅ）の例は、検出信号ｓｄを、連続量でなく２値（オンオフ）で出力するものであるが、検出信号ｓｄの利用の態様によって、ペダル２４の連続量での制御が可能である。
【００６８】
まず、図８（ｄ）に示す検出装置は、いわゆるリーフスイッチとして構成され、例えば、演奏者の頭部に、不図示のカチューシャ等の頭部装着用部材で装着される。上記頭部装着用部材に、リーフ９４が揺動自在に設けられ、リーフ９４の下端部に錘９３が設けられる。さらに、上記頭部装着用部材に接点９２を固定、配設し、接点９２が、垂直状態のリーフ９４に近接するようにする。演奏者が頭部を前後（あるいは左右）に振るのに伴い、リーフ９４が接点９２と離接する。この当接／離間によって、スイッチがオン／オフとなる。
【００６９】
図８（ｅ）に示す検出装置は、いわゆる水銀スイッチとして構成され、密閉された直方体状の本体９５内に水銀９６が適量封入されている。また、本体９５内の一方側寄りには、電極９７、９８が近接して設けられている。本体９５は、例えば、演奏者の頭部に、不図示のカチューシャ等の頭部装着用部材で装着される。演奏者が頭部を前後（あるいは左右）に傾けることで、同図（ｅ）に示すように、水銀９６が本体９５内を移動する。水銀９６が電極９７、９８の双方を包むような位置に移動すると、電極９７、９８が短絡してスイッチオンとなり、水銀９６が電極９７、９８から離れるとスイッチオフとなる。
【００７０】
かかる構成において、図８（ｄ）または図８（ｅ）に示す検出装置を用いた場合は、制御テーブルは、図９（ａ）に示すものに代えて、スイッチオンとなっている時間の長さに応じてペダル２４の押下深さが設定された制御テーブルを用いる。従って、演奏者は、スイッチオンの継続時間でペダル深さを調節することができる。
【００７１】
なお、２値（オンオフ）検出型の検出装置としては、これらの他に、例えば、２メイク式の押下スイッチを用いてもよい。その場合は、接点時間差で（オン）ベロシティが検出されるので、例えば、ベロシティが高いほどペダル２４の押下速度が高くなるように設定された制御テーブルを用いればよい。従って、ベロシティとオン継続時間でペダル深さが決まることから、演奏者は、スイッチ押下の速度と押下継続時間でペダル押下速度とペダル深さを調節することができる。あるいは、ベロシティが高いほどペダル２４の押下深さが深くなるように設定された制御テーブルを用いてもよい。この場合は、演奏者は、スイッチ押下の速度でペダル深さを調節することができる。
【００７２】
なお、以上説明した態様は、いずれも、ペダル２４を連続量で変位させる連続制御であったが、構成を簡単にする観点から、ペダル２４を２値的に駆動制御（２値制御）することも可能である。
【００７３】
図９（ｃ）は、検出信号ｓｄとそれに基づき２値制御されるペダル２４の目標ストロークｓｔとの関係を示す制御テーブルである。図７（ａ）〜（ｈ）、または図８（ａ）〜（ｃ）に示すいずれかの検出装置を用いると共に、制御テーブルとしては、図９（ｃ）に示すような、検出信号ｓｄの「０」〜中間値ｍｉｄに対して目標ストロークｓｔの「０」を対応させ、中間値ｍｉｄ〜最大値ｍａｘに対して目標ストロークｓｔの上限値を対応させた制御テーブルを用いる。この場合、中間値ｍｉｄを境にペダル２４がハーフポイントＨＰを通過することになる。この制御テーブルは、図８（ｄ）または図８（ｅ）の検出装置を用いた場合は、オン／オフに対して、ｍａｘ／０が対応、すなわち、目標ストロークｓｔの上限値／下限値が直接対応することになる。
【００７４】
なお、このような２値制御においても、双方向制御が可能である。例えば、図７（ａ）に示す検出装置を用いると共に、制御テーブルとしては、図９（ｄ）に示すような、検出信号ｓｄの「０」を境に、検出信号ｓｄの（−）側に対して目標ストロークｓｔの下限値を対応させ、検出信号ｓｄの（＋）側に対して目標ストロークｓｔの上限値を対応させた制御テーブルを用いる。
【００７５】
なお、上記２値制御の場合は、制御テーブルにおいて、上限値と下限値との間の移行に際し、押下方向及び復帰方向双方にヒステリシスを設けることが望ましい。
【００７６】
なお、上記図７（ａ）〜（ｈ）、または図８（ａ）〜（ｃ）に示す検出装置は、例示した用い方に限らず、動作回数に応じてペダル２４を駆動制御するように構成してもよい。例えば、図７（ｃ）に示すバイトセンサでは、所定時間内における噛む回数に応じてペダル２４の目標ストロークｓｔを設定した制御テーブルを用いることで、演奏者は、噛む回数でペダル２４の押下深さを制御することができる。
【００７７】
なお、３メイク以上の多数メイク式の押下スイッチを用い、メイクの数に応じてペダル２４の押下深さを制御するようにしてもよい。
【００７８】
なお、上記各種検出装置は、上半身の動作を検出可能であれば、演奏者の頭部に限らず、肩や腕等の動作を検出するものであってもよい。
【００７９】
なお、ペダル２４の駆動制御に用いる検出装置は、上記例示したものの１つに限定されず、２つ以上の検出装置を組み合わせて、より繊細な制御を行うようにしてもよい。
【００８０】
なお、ペダル２４はラウドペダルであるとしたが、他のペダル（ソフトペダル等）の駆動制御についても同様に本発明を適用可能である。また、複数種類のペダルを並行して駆動制御するためには、ペダル演奏補助装置１００の本体３０を複数設けるか、あるいは、本体３０内に、アクチュエータ３４からペダル把持部４６までの一連の機構を複数設けてもよい。
【００８１】
なお、本実施の形態では、ペダル演奏補助装置１００は、入力される検出信号ｓｄに基づきペダルアクチュエータ３４が動作するようにしたが、ＭＩＤＩＩ／Ｆ１３からＭＩＤＩ信号を入力し、あるいは、検出信号ｓｄ自体をＭＩＤＩ形式に変換したものを入力し、これら入力されたＭＩＤＩ信号に基づきペダルアクチュエータ３４が動作できるように構成してもよい。これらのように構成すれば、ペダルアクチュエータ３４はＭＩＤＩ信号で動作できるので、例えば、ペダル操作用に作成されたＭＩＤＩデータを外部から入力してペダル２４を自動操作することが可能となる。さらには、ペダル操作を教える先生のペダル操作に応じてＭＩＤＩ信号がペダル演奏補助装置１００に供給されるようにすれば、先生によるペダル２４の遠隔操作も可能になり、先生によるペダル操作補助等によって、生徒である演奏者のペダル操作の練習にも利用できる。
【符号の説明】
【００８２】
２２ ペダルボックス、 ２４ ペダル、 ３０ 本体、 ３１ 制御ユニット、 ３４ ペダルアクチュエータ、 ４６ ペダル把持部（ペダル駆動部）、 ７０ 検出装置（動作検出手段）、 １００ ペダル演奏補助装置、 ＰＮ ピアノ、 ｓｄ 検出信号
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピアノのペダルを連続量で駆動するペダル駆動部と、
演奏者に装着され、該演奏者の上半身の動作を連続量で検出する動作検出手段と、
前記動作検出手段により検出される検出信号の値と前記ペダルが位置すべき目標ストロークとの対応関係を規定する制御テーブルを予め記憶した記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された制御テーブルを参照して、前記動作検出手段により検出された検出信号に対応する目標ストロークを求め、該目標ストロークに基づいて前記ペダル駆動部を駆動制御することで、前記ペダルを連続量で変位させる制御手段とを有することを特徴とするペダル演奏補助装置。
【請求項２】
前記動作検出手段が検出する前記演奏者の上半身の前記動作は、当該動作によって前記演奏者が外部固定物から反力を受けないような動作であることを特徴とする請求項１記載のペダル演奏補助装置。
【請求項３】
前記動作検出手段は、前記演奏者の上半身の前記動作として前記演奏者の排気の動作を検出することを特徴とする請求項１記載のペダル演奏補助装置。
【請求項４】
前記動作検出手段は、前記演奏者の上半身の前記動作として前記演奏者の顎の動作を検出することを特徴とする請求項１記載のペダル演奏補助装置。
【請求項５】
前記動作検出手段は、前記演奏者の上半身のうち腕部以外の第１の部分により操作される被操作部を有し、該被操作部に対する操作を前記演奏者の上半身の前記動作として検出し、前記被操作部は、床面に載置または固定された外部固定物に前記第１の部分による操作力に起因する反力を生じさせることなく、前記第１の部分による操作力と、前記演奏者の上半身のうち腕部以外の第２の部分で前記第１の部分による前記操作力に対して生じる反力とによって、操作が実現されるように構成されたことを特徴とする請求項１記載のペダル演奏補助装置。
【請求項１】
ピアノのペダルを連続量で駆動するペダル駆動部と、
演奏者に装着され、該演奏者の上半身の動作を連続量で検出する動作検出手段と、
前記動作検出手段により検出される検出信号の値と前記ペダルが位置すべき目標ストロークとの対応関係を規定する制御テーブルを予め記憶した記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された制御テーブルを参照して、前記動作検出手段により検出された検出信号に対応する目標ストロークを求め、該目標ストロークに基づいて前記ペダル駆動部を駆動制御することで、前記ペダルを連続量で変位させる制御手段とを有することを特徴とするペダル演奏補助装置。
【請求項２】
前記動作検出手段が検出する前記演奏者の上半身の前記動作は、当該動作によって前記演奏者が外部固定物から反力を受けないような動作であることを特徴とする請求項１記載のペダル演奏補助装置。
【請求項３】
前記動作検出手段は、前記演奏者の上半身の前記動作として前記演奏者の排気の動作を検出することを特徴とする請求項１記載のペダル演奏補助装置。
【請求項４】
前記動作検出手段は、前記演奏者の上半身の前記動作として前記演奏者の顎の動作を検出することを特徴とする請求項１記載のペダル演奏補助装置。
【請求項５】
前記動作検出手段は、前記演奏者の上半身のうち腕部以外の第１の部分により操作される被操作部を有し、該被操作部に対する操作を前記演奏者の上半身の前記動作として検出し、前記被操作部は、床面に載置または固定された外部固定物に前記第１の部分による操作力に起因する反力を生じさせることなく、前記第１の部分による操作力と、前記演奏者の上半身のうち腕部以外の第２の部分で前記第１の部分による前記操作力に対して生じる反力とによって、操作が実現されるように構成されたことを特徴とする請求項１記載のペダル演奏補助装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−１３８１６０（Ｐ２０１１−１３８１６０Ａ）
【公開日】平成２３年７月１４日（２０１１．７．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５２５９３（Ｐ２０１１−５２５９３）
【出願日】平成２３年３月１０日（２０１１．３．１０）
【分割の表示】特願２００４−３４７０６１（Ｐ２００４−３４７０６１）の分割
【原出願日】平成１６年１１月３０日（２００４．１１．３０）
【出願人】（０００００４０７５）ヤマハ株式会社 (5,930)
【公開日】平成２３年７月１４日（２０１１．７．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月１０日（２０１１．３．１０）
【分割の表示】特願２００４−３４７０６１（Ｐ２００４−３４７０６１）の分割
【原出願日】平成１６年１１月３０日（２００４．１１．３０）
【出願人】（０００００４０７５）ヤマハ株式会社 (5,930)
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