電子鍵盤楽器の操作子ユニット
【課題】操作子の力覚制御と動作制御（傾き具合の調節）との両方を適切に行い、自然鍵盤楽器に近い操作子の操作感覚を良好に得られるようにする。
【解決手段】長手方向に沿う前部（第１の位置）１０ａと後部（第２の位置）１０ｂの各々が独立して上下移動可能に支持された長尺状の鍵１０と、前部１０ａと後部１０ｂを連動させて駆動することで、鍵１０の長手方向における任意の位置を支点として設定し、該支点を中心に鍵１０を揺動させる第１、第２ソレノイド（駆動手段）２１，２２と、鍵１０の動作を検出する第１、第２センサ（動作検出手段）３１，３２と、第１、第２センサ３１，３２で検出した鍵１０の動作に基づいて、第１、第２ソレノイド２１，２２を制御することで、鍵１０に生じる反力及び鍵１０の傾き具合を含む動作を制御する制御部（力覚制御手段）４０と、を備える電子鍵盤楽器の鍵盤ユニット１。
【解決手段】長手方向に沿う前部（第１の位置）１０ａと後部（第２の位置）１０ｂの各々が独立して上下移動可能に支持された長尺状の鍵１０と、前部１０ａと後部１０ｂを連動させて駆動することで、鍵１０の長手方向における任意の位置を支点として設定し、該支点を中心に鍵１０を揺動させる第１、第２ソレノイド（駆動手段）２１，２２と、鍵１０の動作を検出する第１、第２センサ（動作検出手段）３１，３２と、第１、第２センサ３１，３２で検出した鍵１０の動作に基づいて、第１、第２ソレノイド２１，２２を制御することで、鍵１０に生じる反力及び鍵１０の傾き具合を含む動作を制御する制御部（力覚制御手段）４０と、を備える電子鍵盤楽器の鍵盤ユニット１。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子鍵盤楽器が備える鍵あるいはペダルなどの操作子を有する操作子ユニットに関し、特に、操作子の操作感覚をアコースティックピアノなどの自然鍵盤楽器に近づけることができる操作子ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
アコースティックピアノなど生音を発生する自然鍵盤楽器の鍵盤ユニットは、押鍵により回動するハンマーが打弦して発音するように構成されており、鍵とハンマーの間には、ジャックやウィッペンを有してなるアクション機構が設けられている。このアクション機構によって、演奏者の指に鍵から独特の反力が掛かるようになっており、自然鍵盤楽器では、各楽器に特有の鍵タッチ感が得られる。
【０００３】
一方、電子ピアノなど電子音を発生する電子鍵盤楽器の鍵盤ユニットは、押鍵時に鍵を初期位置に復帰させるためのスプリングや質量体（擬似ハンマー）などの機構を備えている。そして、これらスプリングや質量体による反力によって、上記のような自然鍵盤楽器の鍵タッチ感を模擬している。ところが、主に以下のような要因により、電子鍵盤楽器の鍵タッチ感は、厳密には自然鍵盤楽器の鍵タッチ感とは異なるものとなっている。
【０００４】
第１に、電子鍵盤楽器は、押鍵により電子音を発生させる装置であり、自然鍵盤楽器のように実際に打弦して発音する機構を有していないので、自然鍵盤楽器のような複雑なアクション機構がない。したがって、アクション機構に相当するスプリングや質量体の機構は比較的単純なものとなっている。そのため、スプリングや質量体だけでは、自然鍵盤楽器のアクション機構において様々な要素に基づいて生じる鍵タッチ感を忠実には再現しきれない。
【０００５】
第２に、電子鍵盤楽器は、自然鍵盤楽器に比べて小型化が図れることが長所であるが、小型化によって鍵盤ユニットの奥行きが小さくなると、鍵の先端から支点（揺動支点）までの距離が短くなる。そのため、鍵の先端のストローク（上下の移動量）を維持すると、自然鍵盤楽器と比べて押鍵時の鍵の前傾量が大きくなり、鍵の動作が急になる。これにより、電子鍵盤楽器における鍵の動作やタッチ感に違和感が生じてしまう。
【０００６】
そこで、電子鍵盤楽器において自然鍵盤楽器に近い鍵動作あるいは鍵タッチ感を得ることを目的とした鍵盤ユニットがいくつか提案されている。例えば、特許文献１に記載の鍵盤ユニットは、鍵を駆動するためのソレノイドを有する鍵駆動装置と、鍵駆動装置を制御する制御装置（力覚制御手段）とを備えており、これらによって鍵タッチ感を任意に調節して、自然鍵盤楽器に近づけるようになっている。
【特許文献１】特許３７７２４９１号公報
【０００７】
また、特許文献２に記載の鍵盤ユニットは、鍵駆動装置として、印加電圧によって粘性を調節可能な電気粘性流体（以降、「ＥＲ〔Electro-Rheological〕流体」と呼ぶ）を用いたダンパーを備えている。この鍵盤ユニットによれば、ＥＲ流体の粘性を調節して押鍵時のダンパーの抵抗を変化させることで、鍵タッチ感を任意に調節可能となっている。また、特許文献３に記載の鍵盤ユニットは、鍵駆動装置として、磁気引力と機械的摩擦力との組み合わせにより押鍵に対する反力を調節する機構を備えている。
【特許文献２】特開平７−１３５５７号公報
【特許文献３】特許３６６６１２９号公報
【０００８】
一方、特許文献４に記載の鍵盤ユニットは、鍵を揺動させるアームの交差角度などの配置構成を可変とすることで、鍵の揺動支点の位置を変えることができる機構を備えている。この鍵盤ユニットによれば、鍵の揺動支点を実際の鍵の後端よりもさらに奥側に配置することで、押鍵時の鍵の前傾を緩やかにし、鍵の動作をグランドピアノなどの自然鍵盤楽器に近づけることを可能としている。
【特許文献４】特開平４−６６９９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１乃至特許文献３に記載の鍵盤ユニットでは、力覚制御によって鍵タッチ感を任意に調節できるため、上記第１の問題点には対処できる。しかしながら、鍵の支点位置が固定されているため、押鍵時の鍵の傾き具合は調節できず、第２の問題点は解消できない。一方、特許文献４に記載の鍵盤ユニットでは、押鍵時の鍵の傾き具合を調節できるため、第２の問題点は解消できるが、鍵の力覚制御を行う手段を備えていないため、第１の問題点には対処できない。したがって、ここで挙げたいずれの従来技術を用いても、鍵の力覚制御を行いつつ押鍵時の鍵の傾き具合を調節することで自然鍵盤楽器に近い鍵の操作感覚を良好に得ることはできなかった。
【００１０】
本発明は上述の点に鑑みてなされたものでありその目的は、操作子の力覚制御と操作子の動作制御（傾き具合の調節）との両方を適切に行うことで、自然鍵盤楽器に近い操作子の操作感覚を良好に得られる電子鍵盤楽器の操作子ユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため本発明にかかる電子鍵盤楽器の操作子ユニットは、長手方向に沿う第１の位置と第２の位置とが独立して上下移動可能に支持された長尺状の操作子と、第１の位置と第２の位置とを連動させて駆動することで、操作子の長手方向に沿う任意の位置を支点として設定し、該支点を中心に操作子を揺動させる駆動手段と、操作子の動作を検出する動作検出手段と、動作検出手段で検出した操作子の動作に基づいて駆動手段を制御することで、操作子に生じる反力及び操作子の動作を制御する力覚制御手段と、を備えることを特徴とする。
【００１２】
この電子鍵盤楽器の操作子ユニットでは、操作子の第１の位置と第２の位置とが各々独立して上下移動可能となるように支持した上で、該操作子の第１の位置と第２の位置とを連動させて駆動する駆動手段と、動作検出手段で検出した操作子の動作に基づいて駆動手段を制御する力覚制御手段との両方を備えている。これにより、操作子の揺動支点をその長手方向における任意の位置に設定でき、操作子の傾き具合（沈み具合）を制御できる。それに加えて、力覚制御手段にて反力の力覚制御を行うことで、操作子の反力を調節できる。このように操作子の傾き具合を制御しつつ操作子に生じる反力の力覚制御を行うことによって、アコースティックピアノなどの自然鍵盤楽器に近い操作子の操作感覚を良好に得られる操作子ユニットとなる。
【００１３】
また、上記操作子が鍵である場合、奥行き寸法が小さい電子鍵盤楽器の鍵盤ユニットにおいて、上記の駆動手段によって、鍵の揺動支点を実際の鍵の後端よりも後方に設定できるので、押鍵時の鍵の傾き具合を緩やかにできる。これにより、鍵の動作をグランドピアノなどの自然鍵盤楽器に近づけることが可能となる。また、演奏者の好みに応じて押鍵時の鍵の傾き具合を任意に調節することも可能となる。なお、本発明にかかる操作子には、鍵以外にペダルなども含まれる。したがって、本発明は、電子鍵盤楽器の鍵盤ユニットのみならずペダルユニットなどにも適用することが可能である。
【００１４】
なお、本発明の操作子ユニットが備える駆動手段には、自ら動作することで主体的に操作子を動かすソレノイドやモータなど、いわゆるアクティブな制動力を生じる機構だけでなく、主体的に操作子を動かすことはないが、操作子の操作に対する反力を受動的に発生するダンパーや摩擦部材など、いわゆるパッシブな制動力を生じる機構も含まれる。また、ここでいう駆動には、上記のアクティブな制動力を生じる機構による主体的な動作と、パッシブな制動力を生じる機構による受動的な動作との両方が含まれる。したがって、上記操作子駆動手段は、ソレノイド、電気粘性流体の粘性変化によって駆動力を変化させる機構、サーボモータ、形状記憶合金の形状回復によって駆動力を変化させる機構、などを用いて構成することができる。
【００１５】
また、本発明の操作子ユニットでは、上記構成に加えて、力覚制御手段は、操作子の動作及び操作子に生じる反力のパターンを複数格納してなる力覚付与テーブルを備え、動作検出手段により検出した操作子の動作に基づいて、力覚付与テーブルに格納された複数のパターンから一のパターンを選択し、該選択したパターンを駆動手段に出力することで、操作子に生じる反力及び操作子の動作を制御するようにしてもよい。
【００１６】
この構成によれば、グランドピアノ、アップライトピアノ、オルガンをはじめとする様々な自然鍵盤楽器の操作子の動き及び反力のシミュレートが可能となり、各種自然鍵盤楽器の操作子の操作感覚を忠実に再現できるようになる。
【００１７】
また、本発明の操作子ユニットでは、上記構成に加えて、力覚制御手段は、駆動手段による反力に抗して操作された第１の位置又は第２の位置のいずれか一方の操作量に基づいて第１の位置又は第２の位置のいずれか他方を駆動する駆動手段を制御することで、操作子の傾き具合を制御してもよい。
【００１８】
この構成によれば、操作子に生じる反力の調節と合わせて操作子の動作（傾き具合）を制御することが簡単に行えるようになり、各種自然鍵盤楽器の操作子の操作感覚をより忠実に再現できる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明にかかる操作子ユニットによれば、電子鍵盤楽器が備える鍵やペダルなどの操作子の操作において、自然鍵盤楽器の操作子に近い操作感覚を良好に得られるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態にかかる鍵盤ユニット１が備える鍵１０及びその動作機構の構成を示す概略図である。なお、以下の説明では、鍵１０の長手方向における両側のうち、鍵１０を操作する演奏者の側を手前あるいは前といい、その反対側を奥あるいは後という。鍵１０は、後端が鍵ガイド部１１によってガイドされ、図示しないフレームなどの固定部に対して移動可能に支持されている。鍵盤ユニット１は、鍵１０を駆動する駆動手段として、鍵１０の前部（第１の位置）１０ａの下面側に設置した第１ソレノイド（第１の駆動部）２１と、鍵１０の後部（第２の位置）１０ｂの下面側に設置した第２ソレノイド（第２の駆動部）２２とを備えている。第１ソレノイド２１は、鍵１０の前部１０ａを上下に駆動し、第２ソレノイド２２は、鍵１０の後部１０ｂを上下に駆動する。なお、第１、第２ソレノイド２１，２２は、自ら動作することで主体的に鍵１０を動かすことが可能ないわゆるアクティブな制動力を生じる機構である。これら第１、第２ソレノイド２１，２２は、後述する制御部４０による制御にて鍵１０の前部１０ａと後部１０ｂとを互いに連動させて駆動することで、鍵１０の長手方向における任意の位置を支点として設定し、該支点を中心に鍵１０を揺動させることができる。
【００２１】
ここでは、鍵１０の長手方向に沿う第１の位置である前部１０ａを鍵１０の前端の直後における押鍵操作部近傍の位置とし、第２の位置である後部１０ｂを鍵ガイド部１１近傍の直前の位置としたが、鍵の長手方向に沿う第１の位置及び第２の位置とは、鍵の長手方向に沿って配置された二箇所の位置であれば、具体的な位置は本実施形態に示す位置には限られない。したがって、例えば、前部１０ａ及び後部１０ｂの両者あるいはいずれか一方が鍵１０の長手方向の中間部により近い位置にあるなど、他の位置にあってもよい。
【００２２】
図２は、鍵ガイド部１１の構成例を示す図で、（ａ）は、鍵１０の概略側断面図、（ｂ）は、鍵１０の概略平面図である。なお、同図及び下記の図３では、鍵１０及び鍵ガイド部１１と第１、第２ソレノイド２１，２２のみを図示し、それ以外の部分は図示を省略している。鍵ガイド部１１は、軸方向を垂直にして固定されたガイド軸１２と、鍵１０の後端部においてガイド軸１２を挿通するガイド穴１３とで構成されている。ガイド穴１３は、ガイド軸１２に対して上下移動自在になっている。また、同図（ｂ）に示すように、ガイド軸１２の前後及び左右の外周がガイド穴１３の内周に接している。これにより、鍵１０の前後及び左右方向への移動が規制されている。また、同図（ａ）に示すように、鍵１０の長手方向が水平な状態で、ガイド穴１３の中心軸方向がガイド軸１２に対して前後方向に傾斜しており、ガイド穴１３の前方の下部及び後方の上部に隙間が形成されている。したがって、鍵１０は、この隙間の範囲内で前後方向の傾き量を任意に変更可能となっている。また、図示は省略するが、鍵１０の前部１０ａ及び後部１０ｂの上方及び下方にはそれぞれ、前部１０ａ及び後部１０ｂの上下移動を所定位置にて規制するためのストッパーが設けられている。以上により、鍵１０は前後及び左右方向への移動を規制された状態で、長手方向の前部１０ａと後部１０ｂとが独立して上下移動可能になっている。
【００２３】
図３は、鍵ガイド部１１の他の構成例を示す図である。同図（ａ）に示す鍵ガイド部１１−２は、図２に示す鍵ガイド部１１のガイド穴１３とは異なる形状のガイド穴１３−２を備えている。ガイド穴１３−２は、その上下方向の中間部に、細くくびれた形状の当接部１３ａを有しており、該当接部１３ａがガイド軸１２の外周に当接している。これにより、鍵１０は、前後及び左右方向への移動が規制された状態で、当接部１３ａを支点としてその上下に形成された隙間の範囲内で上下方向に揺動可能となっており、前部１０ａと後部１０ｂとが互いに独立して上下移動可能になっている。
【００２４】
図３（ｂ）に示す鍵ガイド部１１−３は、鍵１０を揺動可能に支持するための球形状の支持部１２ａを有するガイド軸１２−３を備えており、鍵１０のガイド穴１３−３は、支持部１２ａを回転自在に収納する形状に形成されている。これにより、鍵１０は、前後及び左右方向への移動が規制された状態で、支持部１２ａを支点として長手方向に沿って上下方向に揺動可能となっており、前部１０ａと後部１０ｂとが互いに独立して上下移動可能になっている。
【００２５】
図３（ｃ）に示す鍵ガイド部１１−４は、鍵１０のガイド穴１３−４及びその周辺部分が可撓性を有する軟質部材１４で構成されており、ガイド軸１２−４はガイド穴１３−４の内周の全周に密着状態で挿通されている。この構成例では、ガイド軸１２−４に支持された鍵１０は、軟質部材１４の変形によって前部１０ａと後部１０ｂが独立して上下移動可能となっている。なお、この場合も軟質部材１４によって鍵１０の前後及び左右方向への移動は規制されている。
【００２６】
図４は、鍵１０の他の構成例を示す図で、（ａ）は、鍵１０の概略側面図、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ概略矢視断面図である。同図に示す鍵１０は、図２に示す鍵１０が備える鍵ガイド部１１を省略し、それに代えて、ソレノイド２１、２２のロッドの先端が回動軸２１ａ，２２ａを介して鍵１０の前部１０ａと後部１０ｂとにそれぞれ回動自在に軸支された機構を備えている。このような機構によっても、鍵１０は、前後及び左右方向への移動が規制された状態で、前部１０ａと後部１０ｂとが互いに独立して上下移動可能な状態になる。
【００２７】
図１に戻り、鍵盤ユニット１には、鍵１０の動作を検出する動作検出手段として、鍵１０の前部１０ａの動作を検出する第１センサ（第１の動作検出部）３１と、鍵１０の後部１０ｂの動作を検出する第２センサ（第２の動作検出部）３２とが備えられている。第１センサ３１及び第２センサ３２は、鍵１０の変位、速度、加速度、角度、角速度のいずれか、あるいはこれらのうちの複数を検出可能なセンサである。このようなセンサの一例として、詳細な図示は省略するが、鍵１０に取り付けたシャッタと、該シャッタにより光路が遮蔽されるフォトセンサとによって構成される光学式センサがある。この場合、鍵１０の位置変化に応じて遮光量が連続的に変化するようにシャッタの形状が設定され、フォトセンサの出力信号から鍵１０の位置が一義的に特定されるようになっている。なお、第１センサ３１及び第２センサ３２は、鍵１０の位置を検出できるセンサであれば光学式に限らず他の方式によるセンサでもよい。
【００２８】
また、鍵盤ユニット１は、第１、第２ソレノイド２１，２２による鍵１０の駆動を制御する制御部（力覚制御手段）４０を備えている。制御部４０からの制御信号は、第１ソレノイド制御ドライバ４１を介して第１ソレノイド２１に入力され、第２ソレノイド制御ドライバ４２を介して第２ソレノイド２２に入力される。また、第１センサ３１と第２センサ３２からの検出信号は、それぞれ第１センサ信号処理回路３３と第２センサ信号処理回路３４を介して制御部４０に入力される。
【００２９】
図５は、鍵盤ユニット１及び制御部４０を含む電子鍵盤楽器の全体構成例を示すブロック図である。制御部４０は、ＣＰＵ８９、ＲＯＭ８２、ＲＡＭ８３を備えている。また、ＣＰＵ８９にはタイマ９１が接続されている。ＣＰＵ８９は、鍵盤ユニット１を含む電子鍵盤楽器全体の制御を司る。ＲＯＭ８２は、ＣＰＵ８９が実行する制御プログラムや各種テーブルデータのほか、後述する力覚付与テーブル９０を記憶している。ＲＡＭ８３は、演奏データ、テキストデータなどの各種入力情報、各種フラグやバッファデータ及び演算処理結果などを一時的に記憶する。タイマ９１は、タイマ割り込み処理における割り込み時間などの各種時間を計時する。
【００３０】
また、電子鍵盤楽器には、制御部４０のほか、設定操作部８１、表示装置８４、外部記憶装置８５、外部インターフェイス８６、音声出力部８７などが設けられている。これら各部と上記の制御部４０及び鍵盤ユニット１は、バス８８を介して互いに接続されている。外部インターフェイス８６には、不図示の外部機器が接続されている。設定操作部８１には、不図示の各種スイッチが含まれ、該スイッチの操作による信号がＣＰＵ８９に供給されるようになっている。外部記憶装置８５は、上記の制御プログラムを含む各種アプリケーションプログラムや各種楽曲データなどを記憶するものである。
【００３１】
ＲＯＭ８２に格納された力覚付与テーブル９０は、第１、第２ソレノイド２１，２２が発生すべき駆動力（あるいは反力）のパターンを複数格納したもので、制御パターンテーブル９０ａと出力テーブル９０ｂとを備えている。制御パターンテーブル９０ａは、第１、第２センサ３１，３２からの鍵１０の動作（位置、速度、加速度、角度、角速度のいずれかまたは複数）を示す信号に対する第１、第２ソレノイド２１，２２の出力値を参照するためテーブルである。また、出力テーブル９０ｂは、第１、第２ソレノイド２１，２２に上記の出力値を発生させるための指令値を参照するテーブルである。これら制御パターンテーブル９０ａ及び出力テーブル９０ｂは、第１ソレノイド２１と第２ソレノイド２２に対応するものがそれぞれ別に用意されている。さらに、力覚付与テーブル９０は、グランドピアノ、アップライトピアノ、パイプオルガン、エレクトーンなどの各種鍵盤楽器の鍵タッチ感及び鍵動作を再現するためのものが別に用意されており、それらがＲＯＭ８２に格納されている。
【００３２】
ここで、上記構成の鍵盤ユニット１における鍵１０のタッチ感及び動作の制御手順を説明する。図６は、この制御手順を説明するためのフローチャートである。以下では、グランドピアノに近似した鍵タッチ感及び鍵動作が得られるように制御する場合を例に説明する。まず、あらかじめ、設定操作部８１におけるスイッチなどの操作によって、グランドピアノの鍵タッチ感が指定されることで、ＲＯＭ８２に格納された複数の力覚付与テーブル９０からグランドピアノの反力パターンが選択される。その後、制御部４０の設定が初期化される（ステップＳＴ１−１）。そして、鍵１０が初期位置にあるか否かが判断される（ステップＳＴ１−２）。その結果、鍵１０が操作されて初期位置から移動している場合（Ｎ）、第１、第２センサ３１，３２にて、鍵１０の前部１０ａと後部１０ｂの動作情報（変位（ｘ）、速度（ｖ）、加速度（ａ）、角度（θ）、角速度（ω）のいずれかまたは複数）を検出する（ステップＳＴ１−３）。第１、第２センサ３１，３２による検出信号は、それぞれ第１センサ信号処理回路３３、第２センサ信号処理回路３４を経て制御部４０に入力される。
【００３３】
ＣＰＵ８９は、上記の入力信号に応じて、ＲＯＭ８２に格納された力覚付与テーブル９０の制御パターンテーブル９０ａから、第１ソレノイド２１の出力Ｆ１＝ｆ１（ｘ１，ｖ１，ａ１，θ１，ω１）と、第２ソレノイド２２の出力Ｆ２＝ｆ２（ｘ２，ｖ２，ａ２，θ２，ω２）をそれぞれ参照する（ステップＳＴ１−４）。さらに、第１ソレノイド２１の出力Ｆ１を発生させるための指令値Ｄ１＝ｆ１（Ｆ１）と、第２ソレノイド２２の出力Ｆ２を発生させるための指令値Ｄ２＝ｆ２（Ｆ２）を出力テーブル９０ｂから参照する（ステップＳＴ１−５）。そして、これら参照により決定した指令値Ｄ１，Ｄ２を第１、第２ソレノイド制御ドライバ４１，４２へ出力し（ステップＳＴ１−６）、第１、第２ソレノイド２１，２２を駆動する（ステップＳＴ１−７）。こうして、第１、第２ソレノイド２１，２２からグランドピアノに近似した鍵タッチ感及び鍵動作を再現するための駆動力が鍵１０に付与される。その後、鍵１０が初期位置にあるか否かを再度判定し（ステップＳＴ１−８）、初期位置にない場合（Ｎ）、ステップＳＴ１−３以降の手順を繰り返す。鍵１０が初期位置に戻るまでこの手順を繰り返し、初期位置に戻ったら（Ｙ）、第１、第２ソレノイド２１，２２の駆動出力をクリアし（ステップ１−９）、処理手順を終了する。
【００３４】
次に、鍵盤ユニット１における鍵１０のタッチ感及び動作の他の制御手順を説明する。図７は、この制御手順を説明するためのフローチャートである。この場合も、あらかじめ、設定操作部８１におけるスイッチなどの操作によって、グランドピアノの鍵タッチ感が指定されることで、ＲＯＭ８２に格納された複数の力覚付与テーブル９０からグランドピアノの反力パターンが選択される。その後、制御部４０の設定が初期化される（ステップＳＴ２−１）。次に、鍵１０が初期位置にあるか否かが判断される（ステップＳＴ２−２）。その結果、鍵１０が初期位置から移動している場合（Ｎ）、第１、第２センサ３１，３２にて、鍵１０の前部１０ａと後部１０ｂの動作情報を検出する（ステップＳＴ２−３）。第１、第２センサ３１，３２による検出信号は、それぞれ第１センサ信号処理回路３３、第２センサ信号処理回路３４を経て制御部４０に入力される。
【００３５】
ＣＰＵ８９は、上記の入力信号のうち、第１センサ３１にて検出された鍵１０の前部１０ａの動作情報に応じて、ＲＯＭ８２に格納された力覚付与テーブル９０の制御パターンテーブル９０ａから、第１ソレノイド２１の出力Ｆ１＝ｆ１（ｘ１，ｖ１，ａ１，θ１，ω１）を参照する（ステップＳＴ２−４）。さらに、この第１ソレノイド２１の出力Ｆ１を発生させるための指令値Ｄ１＝ｆ１（Ｆ１）を出力テーブル９０ｂから参照する（ステップＳＴ２−５）。そして、参照により決定した指令値Ｄ１を第１ソレノイド制御ドライバ４１へ出力し（ステップＳＴ２−６）、第１ソレノイド２１を駆動する（ステップＳＴ２−７）。その後、ＣＰＵ８９は、鍵１０の前部１０ａの移動量（ｘ１）と、第２センサ３１にて検出された鍵１０の後部１０ｂの動作情報（ｘ２，ｖ２，ａ２，θ２，ω２のいずれかまたは複数）とに応じて、ＲＯＭ８２に格納された力覚付与テーブル９０の制御パターンテーブル９０ａから、第２ソレノイド２２の出力Ｆ２＝ｆ２（ｘ１，ｘ２，ｖ２，ａ２，θ２，ω２）を参照する（ステップＳＴ２−８）。さらに、この第２ソレノイド２２の出力Ｆ２を発生させるための指令値Ｄ２＝ｆ２（Ｆ２）を出力テーブル９０ｂから参照する（ステップＳＴ２−９）。そして、参照により決定した指令値Ｄ２を第２ソレノイド制御ドライバ４２へ出力し（ステップＳＴ２−１０）、第２ソレノイド２２を駆動する（ステップＳＴ２−１１）。これにより、鍵１０の前部１０ａの初期位置からの操作量（移動量）に基づいて、鍵１０の後部１０ｂの駆動量（移動量）を制御することができる。以上によって、鍵１０の前部１０ａと後部１０ｂの移動量の比が、グランドピアノにおける鍵の前部と後部の移動量の比と等しくなるように調節される。よって、グランドピアノの鍵と同等の傾き具合（沈み具合）を再現することができる。その後、鍵１０が初期位置にあるか否かを再度判定し（ステップＳＴ２−１２）、初期位置にない場合（Ｎ）、ステップＳＴ２−３以降の手順を繰り返す。鍵１０が初期位置に戻るまでこの手順を繰り返し、初期位置に戻ったら（Ｙ）、第１、第２ソレノイド２１，２２の駆動出力をクリアし（ステップ２−１３）、処理を終了する。
【００３６】
上記いずれの制御手順においても、鍵１０の駆動力と鍵１０の傾き具合の両方が適切に制御される結果、グランドピアノに近似した鍵タッチ感が良好に得られることとなる。さらに、鍵盤ユニット１において、チャーチオルガン、アップライトピアノ、パイプオルガン、エレクトーンなど他の鍵盤楽器の鍵タッチ感を再現するには、あらかじめそれぞれの鍵盤楽器の反力パターンを力覚付与テーブル９０に格納しておき、上記と同様の手順にて力覚付与テーブル９０から当該パターンを選択することで、各鍵盤楽器に近似した鍵タッチ感を得ることができる。この点は、以下の他の実施形態においても同様である。
【００３７】
なお、本実施形態では、第１ソレノイド２１の反力に抗して操作される鍵１０の前部１０ａの操作量を検出可能な第１センサ３１を備えており、図７に示す制御手順では、この第１センサ３１によって検出された鍵１０の前部１０ａの操作量に基づいて、鍵１０の後部１０ｂを駆動する第２ソレノイド２２を制御する場合を説明したが、上記の第１センサ３１以外にも、第１ソレノイド２１による鍵１０の前部１０ａの駆動量を検出するセンサを別途備えれば、該センサによって検知される鍵１０の前部１０ａの初期位置からの駆動量に基づいて第２ソレノイド２２を制御することも可能となる。
【００３８】
また、図７に示す制御手順では、鍵１０の前部１０ａの操作量に基づいて、鍵１０の後部１０ｂを駆動する第２ソレノイド２２を制御する場合を説明したが、これとは逆に、鍵１０の後部１０ｂの操作量に基づいて、鍵１０の前部１０ａを駆動する第１ソレノイド２１を制御することも可能である。
【００３９】
以上説明したように、本実施形態の鍵盤ユニット１によれば、第１ソレノイド２１と第２ソレノイド２１によって鍵１０の前部１０ａと後部１０ｂを連動させて駆動することで、鍵１０の揺動支点の位置をその長手方向に沿う任意の位置に設定でき、鍵１０の揺動による傾き具合（沈み具合）を任意に調節できる。それとともに、制御部４０にて鍵１０に生じる反力の力覚制御を行うことで、反力を任意に調節できる。このように、鍵１０の傾き具合の調節と反力の力覚制御との両方を適切に行うことができるので、グランドピアノをはじめとする各種自然鍵盤楽器に近似した鍵１０の操作感覚を良好に得ることができる。
【００４０】
また、奥行き寸法が小さい電子鍵盤楽器に本実施形態の鍵盤ユニット１を適用すれば、鍵１０の揺動支点を実際の鍵１０の後端よりも後方の位置に設定することが可能となる。したがって、鍵盤ユニット１の小型化により鍵１０の全長が短くなる場合でも、押鍵時の鍵１０の傾き（前傾）具合を緩やかにでき、鍵１０の動作及び操作感覚をグランドピアノなどの自然鍵盤楽器に近づけることが可能となる。また、演奏者の好みに応じて押鍵時の鍵１０の傾き具合を任意に調節し、鍵１０のタッチ感を変えることも可能となる。
【００４１】
〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態にかかる鍵盤ユニットについて説明する。なお、第２実施形態の説明及び対応する図面においては、第１実施形態と同一又は相当する構成部分には同一の符号を付し、以下ではその部分の詳細な説明は省略する。また、以下で説明する事項以外の事項については、第１実施形態と同じである。これらの点は他の実施形態についても同様とする。
【００４２】
図８は、本発明の第２実施形態にかかる鍵盤ユニット１−２が備える鍵１０及びその動作機構の構成を示す概略図である。同図に示す鍵盤ユニット１−２では、鍵１０を駆動する駆動手段として、第１実施形態における第１ソレノイド２１にかえて第１ＥＲダンパー２３及び第１圧縮バネ１５を備え、第２ソレノイド２２にかえて第２ＥＲダンパー２４及び第２圧縮バネ１６を備えている。また、鍵盤ユニット１−２は、第１、第２ＥＲダンパー制御ドライバ４３，４４を備えている。第１、第２ＥＲダンパー制御ドライバ４３，４４は、制御部４０から入力された信号に応じてそれぞれ第１、第２ＥＲダンパー２３，２４の抵抗力を変化させる信号を発生し、該信号を第１、第２ＥＲダンパー２３，２４に出力する。
【００４３】
ここでのＥＲダンパーとは、ＥＲ流体（電気粘性流体）が封入されたダンパーであり、ＥＲ流体の粘性を変化させることで減衰力（抵抗力）を調節することができるものである。なお、このＥＲダンパーは、主体的に鍵１０を動かすものではなく、押鍵による鍵１０の移動に伴う抵抗力（反力）を受動的に調節するもので、いわゆるパッシブな制動力を生じる機構である。したがって、鍵盤ユニット１−２では、押鍵時に圧縮されて鍵１０に初期位置への復帰力を与える第１、第２圧縮バネ１５，１６を鍵１０の前部１０ａと後部１０ｂにそれぞれ設置し、これら第１、第２圧縮バネ１５，１６に、その復帰力を調節するための第１、第２ＥＲダンパー２３，２４を併設している。
【００４４】
〔第３実施形態〕
図９は、本発明の第３実施形態にかかる鍵盤ユニットが備える鍵１０及びその動作機構の構成を示す概略図である。同図に示す鍵盤ユニット１−３では、鍵１０を駆動する駆動手段として、第２実施形態における第１ＥＲダンパー２３にかえて第１ＥＲクラッチ２５を備え、第２ＥＲダンパー２４にかえて第２ＥＲクラッチ２６を備えている。また、鍵盤ユニット１−３は、第１、第２ＥＲクラッチ制御ドライバ４５，４６を備えている。第１、第２ＥＲクラッチ制御ドライバ４５，４６は、入力された信号からそれぞれ第１、第２ＥＲクラッチ２５，２６による抵抗力を変化させる信号を発生し、該信号を第１、第２ＥＲクラッチ２５，２６に出力する。
【００４５】
ここでのＥＲクラッチとは、詳細な図示は省略するが、鍵１０に伴って移動する部材とそれに対して固定された部材との間に対向させて配置した摩擦面を有し、これら摩擦面をＥＲ流体にて押圧するもので、ＥＲ流体の粘性を変化させることで摩擦面への押圧力を変え、鍵１０に生じる抵抗力（制動力）を調節する機構である。なお、このＥＲクラッチも、ＥＲダンパーと同様、押鍵による鍵１０の移動に対する抵抗力を受動的に調節するもので、いわゆるパッシブな制動力を生じる機構である。
【００４６】
〔第４実施形態〕
図１０は、本発明の第４実施形態にかかる鍵盤ユニットが備える鍵１０及びその動作機構の構成を示す概略図である。同図に示す鍵盤ユニット１−４では、鍵１０を駆動する駆動手段として、第１実施形態における第１ソレノイド２１にかえて第１サーボモータ２７を備え、第２ソレノイド２２にかえて第２サーボモータ２８を備えている。また、制御部４０から入力された信号に応じてそれぞれ第１、第２サーボモータ２７，２８による駆動力を変化させる信号を出力する第１、第２サーボモータ制御ドライバ４７，４８を備えている。第１サーボモータ２７あるいは第２サーボモータ２８は、第１ソレノイド２１や第２ソレノイド２２と同様、自ら動作することで主体的に鍵１０を動かすことが可能なもので、いわゆるアクティブな制動力を生じる機構である。ここでのサーボモータには、ＤＣサーボモータ、ＡＣサーボモータが含まれる。また、サーボモータは、超音波モータなどであってもよい。なお、第１、第２サーボモータ２７，２８には、モータの回転運動を上下方向の往復運動に変換して鍵１０に伝達するための機構が付設されている。
【００４７】
〔第５実施形態〕
図１１は、本発明の第５実施形態にかかる鍵盤ユニットが備える鍵１０及びその動作機構の構成を示す概略図である。同図に示す鍵盤ユニット１−５では、鍵１０を駆動する駆動手段として、第２実施形態における第１ＥＲダンパー２３に代えて形状記憶合金を有する第１制動機構２９を備え、第２ＥＲダンパー２４に代えて形状記憶合金を有する第２制動機構３０を備えている。第１制動機構２９は、鍵１０とフレーム（固定部）との間に介在する形状記憶合金２９ａ及びそれに連結されたバネ（引張バネ）２９ｂで構成され、第２制動機構３０は、鍵１０とフレームとの間に介在する形状記憶合金３０ａ及びそれに連結されたバネ（引張バネ）３０ｂで構成されている。また、鍵盤ユニット１−５は、第１、第２制動機構制御ドライバ４９，５０を備えている。第１、第２制動機構制御ドライバ４９，５０は、制御部４０から入力された信号に応じて第１、第２制動機構２９，３０の形状記憶合金２９ａ，３０ａを収縮させる電流を発生し、該電流を第１、第２制動機構２９，３０に出力する。
【００４８】
ここでの形状記憶合金とは、所定の温度（変態点）以下で変形した場合、当該温度以上に加熱されると伸張または収縮して元の形状に回復する性質を有する合金である。第１、第２制動機構２９，３０では、第１、第２形状記憶合金２９ａ，２９ｂの形状回復により、第１、第２圧縮バネ１５，１６にて鍵１０に与えられる反力を補助的に調節するようになっている。また、第２制動機構３０の形状記憶合金３０ａには、電流を流す部分の長さを調節する調節機構３０ｃが備えられている。この調節機構３０ｃにより、第１制動機構２９と第２制動機構３０の形状記憶合金２９ａ，２９ｂの変形量の比を所望の比にすることができる。なお、この形状記憶合金２９ａ，２９ｂを有する第１、第２制動機構２９，３０は、上記のＥＲダンパーやＥＲクラッチと同様、押鍵による鍵１０の移動に対する抵抗力の大きさを受動的に調節するもので、いわゆるパッシブな制動力を生じる機構である。
【００４９】
第１、第２制動機構２９，３０では、第１、第２制動機構制御ドライバ４９，５０から入力された電流による発熱で形状記憶合金２９ａ，３０ａが収縮し、第１、第２圧縮バネ１５，１６による復帰力が調整され、グランドピアノに近似した鍵タッチ感及び鍵動作を再現するための抵抗力が鍵１０に付与される。またこのとき、制御部４０は、調節機構３０ｃにて第２制動機構３０の形状記憶合金３０ａに電流を流す部分の長さを調節し、第１形状記憶合金２９ａと第２形状記憶合金３０ａの収縮量の比を所定の比にすることができる。これにより、鍵１０の傾きを調節でき、グランドピアノの鍵１０の傾き具合（沈み具合）を再現できる。
【００５０】
〔第６実施形態〕
図１２は、本発明の第６実施形態にかかる鍵盤ユニットが備える鍵１０及びその動作機構の構成を示す概略図である。同図に示す鍵盤ユニット１−６では、鍵１０を駆動する駆動手段として、第１実施形態における第１、第２ソレノイド２１，２２にかえて、単一のソレノイド５５と該ソレノイド５５で駆動される二本のアーム６１，６２とを有してなる駆動部６０を備えている。
【００５１】
鍵１０の前部１０ａには、前後方向に延びる長穴からなるガイド溝１７が形成されている。ガイド溝１７には、長手方向に沿って滑動可能に設置された滑り軸受６３が係合している。また、ガイド溝１７の下方のフレーム６４上には、該フレーム６４上に滑り係合するローラ６５が設置されている。なお、図示は省略するが、ローラ６５の代わりにフレーム６４上を滑動する滑り部材を設置してもよい。一方、鍵１０の後部１０ｂには回動軸受６６が設置されている。回動軸受６６の下方のフレーム６４上には、傾き調節部材６７が設置されている。傾き調節部材６７には、上下に延びる長穴からなる調節用スロット６７ａが設けられており、調節用スロット６７ａ内には、回動軸受６８が上下移動可能な状態で係合している。
【００５２】
回動軸受６６とローラ６５との間には、斜めに延びるアーム６１が掛け渡されており、滑り軸受６３と回動軸受６８との間には、アーム６１とは逆向きで斜めに延びるアーム６２が掛け渡されている。アーム６１とアーム６２は互いの中間部が交差している。回動軸受６８は、アーム６２の下端に設けた長手方向に沿う長穴からなる調節用スロット６２ｂに係合している。また、アーム６１とアーム６２の交差する部分には、それぞれアーム６１とアーム６２に設けた長手方向に沿う長穴からなる調節用スロット６１ａと調節用スロット６２ａが形成されており、それらの交差する部分には、回動軸受６９が取り付けられている。また、ソレノイド５５は、ローラ６５と傾き調節部材６７の間に架設されている。ソレノイド５５によってローラ６５が前後に移動することで、アーム６１とアーム６２の交差角度が変化して、鍵１０が上下に駆動されるようになっている。
【００５３】
回動軸受６８は、調節用スロット６７ａに沿って傾き調節部材６７に対する高さ位置を変更でき、回動軸受６９は、調節用スロット６１ａ，６２ａに沿ってアーム６１及びアーム６２に対する位置を変更できる。なお、図示は省略するが、回動軸受６８や回動軸受６９を移動させるためのモータなどを有する移動機構が設けられている。この移動機構は、制御部４０によって制御されている。
【００５４】
ここで、回動軸受６８の高さ位置を変更したときの鍵１０の動作について説明する。回動軸受６８が調節用スロット６７ａの最下位置にあるとき、回動軸受６８とローラ６５の高さが等しく、回動軸受６６と滑り軸受６３の高さも等しいため、鍵１０はその長手方向が水平な状態のまま上下動する。一方、回動軸受６８を最下位置から僅かに上方に移動させると、滑り軸受６３よりも回動軸受６６の方が僅かに高くなるので、鍵１０の後端部から後方に離れた位置に揺動支点が形成され、この揺動支点を中心として鍵１０は緩やかな傾きで揺動（前傾）する。その状態から回動軸受６８をさらに上方に移動させると、揺動支点は鍵１０の後端部に近づくように手前側へ移動する。したがって、調節用スロット６７ａ内で回動軸受６８の位置が上昇するにつれて、押鍵時の鍵１０の傾斜（前傾）が次第に急になる。
【００５５】
上記構成の鍵盤ユニット１−６における鍵１０の動作及び反力の制御手順について説明する。まず、制御部４０は、あらかじめ調節用スロット６７ａ内における回動軸受６８の高さ位置を調節することにより、押鍵時の鍵１０の傾き具合がグランドピアノにおける鍵１０の傾き具合と等しくなるように設定する。その状態で、押鍵によって鍵１０が移動を開始すると、第１、第２センサ３１，３２にて鍵１０の前部１０ａ及び後部１０ｂの動作が検出される。第１センサ３１及び第２センサ３２による検出信号は、それぞれ第１センサ信号処理回路３３、第２センサ信号処理回路３４を経て制御部４０に入力される。制御部４０では、この入力信号に基づいて、力覚付与テーブル９０に格納されたグランドピアノの反力パターンに関する信号をソレノイド制御ドライバ５４に出力する。ソレノイド制御ドライバ５４は、入力された信号から駆動部６０による駆動力を変化させる信号を発生し、該信号をソレノイド５５に出力する。こうして、駆動部６０からグランドピアノタッチに近似した鍵タッチ感を再現するための駆動力が鍵１０に付与される。
【００５６】
〔第７実施形態〕
図１３は、本発明の第７実施形態にかかる鍵盤ユニットが備える鍵１０及びその動作機構の構成を示す概略図である。同図に示す鍵盤ユニット１−７では、鍵１０を駆動する駆動手段として、第６実施形態の駆動部６０と類似した構成の駆動部７０を備えている。
【００５７】
鍵１０には、その長手方向の中間部付近における前部１０ａと後部１０ｂとにそれぞれ配置された二つの回動軸受７３，７４が設けられている。回動軸受７３，７４にはそれぞれアーム７１，７２が連結されている。アーム７１は、回動軸受７３から前方に向かって斜め下方に延びており、アーム７２は、回動軸受７４から後方に向かって斜め下方に延びている。各アーム７１，７２の下端には、それぞれローラ７５と回動軸受７６が連結されている。ローラ７５は、アーム７１の移動に伴ってフレーム６４上を前後に転動する。回動軸受７６は、傾き調節部材６７の調節用スロット６７ａ内に上下位置を変更可能な状態で係合している。また、回動軸受７３，７４の周囲には互いに係合するギヤ若しくは摩擦部材が取り付けられている。これにより、アーム７１，７２は、いずれか一方が一方向に回転すると他方が逆方向に等しい角度で回転するようになっている。
【００５８】
アーム７１とアーム７２の間にはソレノイド５５が架設されている。ソレノイド５５による駆動でアーム７１，７２を移動させることで、それらの交差角度を変化させることができる。これにより、鍵１０が上下に駆動されるようになっている。また、調節用スロット６７ａ内の回動軸受７６の高さ位置を調節することで、アーム７１，７２の下端の位置を互いに異ならせて配置することができる。これにより、揺動する鍵１０の傾き具合を任意に変えることができる。
【００５９】
本実施形態の鍵盤ユニット１−７においても、第６実施形態と同様、回動軸受７６が調節用スロット６７ａ内の最下位置にあるときは、鍵１０はその長手方向が水平な状態のまま上下動する。一方、回動軸受７６を最下位置から僅かに上方に移動させると、鍵１０の後端部から後方に離れた位置に鍵１０の揺動支点が形成され、この揺動支点を中心として、鍵１０は緩やかな傾きで揺動する。その状態から回動軸受７６をさらに上方に移動させると、揺動支点は鍵１０に近づく方へ移動する。したがって、調節用スロット６７ａ内で回動軸受７６の位置が上昇するにつれて、押鍵時の鍵１０の傾斜（前傾）が急になる。なお、この鍵盤ユニット１−７における鍵１０の動作及び反力の制御手順は、第６実施形態の鍵盤ユニット１−６における制御手順とほぼ同様なので、ここではその詳細な説明は省略する。
【００６０】
以上本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。なお直接明細書及び図面に記載のない何れの形状・構造・材質であっても、本願発明の作用・効果を奏する以上、本願発明の技術的思想の範囲内である。
【００６１】
上記各実施形態では、操作子が鍵１０である場合を説明したが、本発明にかかる操作子には、上記の鍵１０以外にペダルなども含まれる。したがって、本発明は、上記実施形態に示す鍵盤ユニット１以外にも、電子鍵盤楽器のペダルユニットなどにも適用することが可能である。
【００６２】
また、上記各実施形態の鍵盤ユニット１〜１−７では、鍵１０の動作を検出する動作検出手段として、鍵１０の前部１０ａと後部１０ｂの動作をそれぞれ検出する二つのセンサ３１，３２を有する場合を説明したが、本発明の操作子の動作を検出する動作検出手段は、操作子の前後方向の傾きを含む動作を適切に検出できるものであれば、単一のセンサで構成することも可能であるし、その設置位置も任意の位置とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる鍵盤ユニットの構成例を示す概略図である。
【図２】鍵盤ユニットが備える鍵ガイド部の構成例を示す図である。
【図３】鍵ガイド部の他の構成例を示す図である。
【図４】鍵の他の構成例を示す図である。
【図５】鍵盤ユニットを含む電子鍵盤楽器の全体構成例を示すブロック図である。
【図６】鍵のタッチ感及び動作の制御手順を示すフローチャートである。
【図７】鍵のタッチ感及び動作の他の制御手順を示すフローチャートである。
【図８】本発明の第２実施形態にかかる鍵盤ユニットの構成例を示す概略図である。
【図９】本発明の第３実施形態にかかる鍵盤ユニットの構成例を示す概略図である。
【図１０】本発明の第４実施形態にかかる鍵盤ユニットの構成例を示す概略図である。
【図１１】本発明の第５実施形態にかかる鍵盤ユニットの構成例を示す概略図である。
【図１２】本発明の第６実施形態にかかる鍵盤ユニットの構成例を示す概略図である。
【図１３】本発明の第７実施形態にかかる鍵盤ユニットの構成例を示す概略図である。
【符号の説明】
【００６４】
１ 鍵盤ユニット（操作子ユニット）
１０ 鍵（操作子）
１０ａ 前部（第１の位置）
１０ｂ 後部（第２の位置）
１１ 鍵ガイド部
１５，１６ 第１、第２圧縮バネ
２１，２２ 第１、第２ソレノイド（駆動手段）
２３，２４ 第１、第２ＥＲダンパー（駆動手段）
２５，２６ 第１、第２ＥＲクラッチ（駆動手段）
２７，２８ 第１、第２サーボモータ（駆動手段）
２９，３０ 第１、第２制動機構（駆動手段）
２９ａ，３０ａ 第１、第２形状記憶合金
３１，３２ 第１、第２センサ（動作検出手段）
３３，３４ 第１、第２センサ信号処理回路
４０ 制御部（力覚制御手段）
４１，４２ 第１、第２ソレノイド制御ドライバ
４３，４４ 第１、第２ダンパー制御ドライバ
４５，４６ 第１、第２クラッチ制御ドライバ
４７，４８ 第１、第２サーボモータ制御ドライバ
４９，５０ 第１、第２制動機構制御ドライバ
５４ ソレノイド制御ドライバ
５５ ソレノイド
６０ 駆動部（駆動手段）
６１，６２ アーム
７０ 駆動部（駆動手段）
７１，７２ アーム
８２ ＲＯＭ
８９ ＣＰＵ
９０ 力覚付与テーブル
９０ａ 制御パターンテーブル
９０ｂ 出力テーブル
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子鍵盤楽器が備える鍵あるいはペダルなどの操作子を有する操作子ユニットに関し、特に、操作子の操作感覚をアコースティックピアノなどの自然鍵盤楽器に近づけることができる操作子ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
アコースティックピアノなど生音を発生する自然鍵盤楽器の鍵盤ユニットは、押鍵により回動するハンマーが打弦して発音するように構成されており、鍵とハンマーの間には、ジャックやウィッペンを有してなるアクション機構が設けられている。このアクション機構によって、演奏者の指に鍵から独特の反力が掛かるようになっており、自然鍵盤楽器では、各楽器に特有の鍵タッチ感が得られる。
【０００３】
一方、電子ピアノなど電子音を発生する電子鍵盤楽器の鍵盤ユニットは、押鍵時に鍵を初期位置に復帰させるためのスプリングや質量体（擬似ハンマー）などの機構を備えている。そして、これらスプリングや質量体による反力によって、上記のような自然鍵盤楽器の鍵タッチ感を模擬している。ところが、主に以下のような要因により、電子鍵盤楽器の鍵タッチ感は、厳密には自然鍵盤楽器の鍵タッチ感とは異なるものとなっている。
【０００４】
第１に、電子鍵盤楽器は、押鍵により電子音を発生させる装置であり、自然鍵盤楽器のように実際に打弦して発音する機構を有していないので、自然鍵盤楽器のような複雑なアクション機構がない。したがって、アクション機構に相当するスプリングや質量体の機構は比較的単純なものとなっている。そのため、スプリングや質量体だけでは、自然鍵盤楽器のアクション機構において様々な要素に基づいて生じる鍵タッチ感を忠実には再現しきれない。
【０００５】
第２に、電子鍵盤楽器は、自然鍵盤楽器に比べて小型化が図れることが長所であるが、小型化によって鍵盤ユニットの奥行きが小さくなると、鍵の先端から支点（揺動支点）までの距離が短くなる。そのため、鍵の先端のストローク（上下の移動量）を維持すると、自然鍵盤楽器と比べて押鍵時の鍵の前傾量が大きくなり、鍵の動作が急になる。これにより、電子鍵盤楽器における鍵の動作やタッチ感に違和感が生じてしまう。
【０００６】
そこで、電子鍵盤楽器において自然鍵盤楽器に近い鍵動作あるいは鍵タッチ感を得ることを目的とした鍵盤ユニットがいくつか提案されている。例えば、特許文献１に記載の鍵盤ユニットは、鍵を駆動するためのソレノイドを有する鍵駆動装置と、鍵駆動装置を制御する制御装置（力覚制御手段）とを備えており、これらによって鍵タッチ感を任意に調節して、自然鍵盤楽器に近づけるようになっている。
【特許文献１】特許３７７２４９１号公報
【０００７】
また、特許文献２に記載の鍵盤ユニットは、鍵駆動装置として、印加電圧によって粘性を調節可能な電気粘性流体（以降、「ＥＲ〔Electro-Rheological〕流体」と呼ぶ）を用いたダンパーを備えている。この鍵盤ユニットによれば、ＥＲ流体の粘性を調節して押鍵時のダンパーの抵抗を変化させることで、鍵タッチ感を任意に調節可能となっている。また、特許文献３に記載の鍵盤ユニットは、鍵駆動装置として、磁気引力と機械的摩擦力との組み合わせにより押鍵に対する反力を調節する機構を備えている。
【特許文献２】特開平７−１３５５７号公報
【特許文献３】特許３６６６１２９号公報
【０００８】
一方、特許文献４に記載の鍵盤ユニットは、鍵を揺動させるアームの交差角度などの配置構成を可変とすることで、鍵の揺動支点の位置を変えることができる機構を備えている。この鍵盤ユニットによれば、鍵の揺動支点を実際の鍵の後端よりもさらに奥側に配置することで、押鍵時の鍵の前傾を緩やかにし、鍵の動作をグランドピアノなどの自然鍵盤楽器に近づけることを可能としている。
【特許文献４】特開平４−６６９９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１乃至特許文献３に記載の鍵盤ユニットでは、力覚制御によって鍵タッチ感を任意に調節できるため、上記第１の問題点には対処できる。しかしながら、鍵の支点位置が固定されているため、押鍵時の鍵の傾き具合は調節できず、第２の問題点は解消できない。一方、特許文献４に記載の鍵盤ユニットでは、押鍵時の鍵の傾き具合を調節できるため、第２の問題点は解消できるが、鍵の力覚制御を行う手段を備えていないため、第１の問題点には対処できない。したがって、ここで挙げたいずれの従来技術を用いても、鍵の力覚制御を行いつつ押鍵時の鍵の傾き具合を調節することで自然鍵盤楽器に近い鍵の操作感覚を良好に得ることはできなかった。
【００１０】
本発明は上述の点に鑑みてなされたものでありその目的は、操作子の力覚制御と操作子の動作制御（傾き具合の調節）との両方を適切に行うことで、自然鍵盤楽器に近い操作子の操作感覚を良好に得られる電子鍵盤楽器の操作子ユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため本発明にかかる電子鍵盤楽器の操作子ユニットは、長手方向に沿う第１の位置と第２の位置とが独立して上下移動可能に支持された長尺状の操作子と、第１の位置と第２の位置とを連動させて駆動することで、操作子の長手方向に沿う任意の位置を支点として設定し、該支点を中心に操作子を揺動させる駆動手段と、操作子の動作を検出する動作検出手段と、動作検出手段で検出した操作子の動作に基づいて駆動手段を制御することで、操作子に生じる反力及び操作子の動作を制御する力覚制御手段と、を備えることを特徴とする。
【００１２】
この電子鍵盤楽器の操作子ユニットでは、操作子の第１の位置と第２の位置とが各々独立して上下移動可能となるように支持した上で、該操作子の第１の位置と第２の位置とを連動させて駆動する駆動手段と、動作検出手段で検出した操作子の動作に基づいて駆動手段を制御する力覚制御手段との両方を備えている。これにより、操作子の揺動支点をその長手方向における任意の位置に設定でき、操作子の傾き具合（沈み具合）を制御できる。それに加えて、力覚制御手段にて反力の力覚制御を行うことで、操作子の反力を調節できる。このように操作子の傾き具合を制御しつつ操作子に生じる反力の力覚制御を行うことによって、アコースティックピアノなどの自然鍵盤楽器に近い操作子の操作感覚を良好に得られる操作子ユニットとなる。
【００１３】
また、上記操作子が鍵である場合、奥行き寸法が小さい電子鍵盤楽器の鍵盤ユニットにおいて、上記の駆動手段によって、鍵の揺動支点を実際の鍵の後端よりも後方に設定できるので、押鍵時の鍵の傾き具合を緩やかにできる。これにより、鍵の動作をグランドピアノなどの自然鍵盤楽器に近づけることが可能となる。また、演奏者の好みに応じて押鍵時の鍵の傾き具合を任意に調節することも可能となる。なお、本発明にかかる操作子には、鍵以外にペダルなども含まれる。したがって、本発明は、電子鍵盤楽器の鍵盤ユニットのみならずペダルユニットなどにも適用することが可能である。
【００１４】
なお、本発明の操作子ユニットが備える駆動手段には、自ら動作することで主体的に操作子を動かすソレノイドやモータなど、いわゆるアクティブな制動力を生じる機構だけでなく、主体的に操作子を動かすことはないが、操作子の操作に対する反力を受動的に発生するダンパーや摩擦部材など、いわゆるパッシブな制動力を生じる機構も含まれる。また、ここでいう駆動には、上記のアクティブな制動力を生じる機構による主体的な動作と、パッシブな制動力を生じる機構による受動的な動作との両方が含まれる。したがって、上記操作子駆動手段は、ソレノイド、電気粘性流体の粘性変化によって駆動力を変化させる機構、サーボモータ、形状記憶合金の形状回復によって駆動力を変化させる機構、などを用いて構成することができる。
【００１５】
また、本発明の操作子ユニットでは、上記構成に加えて、力覚制御手段は、操作子の動作及び操作子に生じる反力のパターンを複数格納してなる力覚付与テーブルを備え、動作検出手段により検出した操作子の動作に基づいて、力覚付与テーブルに格納された複数のパターンから一のパターンを選択し、該選択したパターンを駆動手段に出力することで、操作子に生じる反力及び操作子の動作を制御するようにしてもよい。
【００１６】
この構成によれば、グランドピアノ、アップライトピアノ、オルガンをはじめとする様々な自然鍵盤楽器の操作子の動き及び反力のシミュレートが可能となり、各種自然鍵盤楽器の操作子の操作感覚を忠実に再現できるようになる。
【００１７】
また、本発明の操作子ユニットでは、上記構成に加えて、力覚制御手段は、駆動手段による反力に抗して操作された第１の位置又は第２の位置のいずれか一方の操作量に基づいて第１の位置又は第２の位置のいずれか他方を駆動する駆動手段を制御することで、操作子の傾き具合を制御してもよい。
【００１８】
この構成によれば、操作子に生じる反力の調節と合わせて操作子の動作（傾き具合）を制御することが簡単に行えるようになり、各種自然鍵盤楽器の操作子の操作感覚をより忠実に再現できる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明にかかる操作子ユニットによれば、電子鍵盤楽器が備える鍵やペダルなどの操作子の操作において、自然鍵盤楽器の操作子に近い操作感覚を良好に得られるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態にかかる鍵盤ユニット１が備える鍵１０及びその動作機構の構成を示す概略図である。なお、以下の説明では、鍵１０の長手方向における両側のうち、鍵１０を操作する演奏者の側を手前あるいは前といい、その反対側を奥あるいは後という。鍵１０は、後端が鍵ガイド部１１によってガイドされ、図示しないフレームなどの固定部に対して移動可能に支持されている。鍵盤ユニット１は、鍵１０を駆動する駆動手段として、鍵１０の前部（第１の位置）１０ａの下面側に設置した第１ソレノイド（第１の駆動部）２１と、鍵１０の後部（第２の位置）１０ｂの下面側に設置した第２ソレノイド（第２の駆動部）２２とを備えている。第１ソレノイド２１は、鍵１０の前部１０ａを上下に駆動し、第２ソレノイド２２は、鍵１０の後部１０ｂを上下に駆動する。なお、第１、第２ソレノイド２１，２２は、自ら動作することで主体的に鍵１０を動かすことが可能ないわゆるアクティブな制動力を生じる機構である。これら第１、第２ソレノイド２１，２２は、後述する制御部４０による制御にて鍵１０の前部１０ａと後部１０ｂとを互いに連動させて駆動することで、鍵１０の長手方向における任意の位置を支点として設定し、該支点を中心に鍵１０を揺動させることができる。
【００２１】
ここでは、鍵１０の長手方向に沿う第１の位置である前部１０ａを鍵１０の前端の直後における押鍵操作部近傍の位置とし、第２の位置である後部１０ｂを鍵ガイド部１１近傍の直前の位置としたが、鍵の長手方向に沿う第１の位置及び第２の位置とは、鍵の長手方向に沿って配置された二箇所の位置であれば、具体的な位置は本実施形態に示す位置には限られない。したがって、例えば、前部１０ａ及び後部１０ｂの両者あるいはいずれか一方が鍵１０の長手方向の中間部により近い位置にあるなど、他の位置にあってもよい。
【００２２】
図２は、鍵ガイド部１１の構成例を示す図で、（ａ）は、鍵１０の概略側断面図、（ｂ）は、鍵１０の概略平面図である。なお、同図及び下記の図３では、鍵１０及び鍵ガイド部１１と第１、第２ソレノイド２１，２２のみを図示し、それ以外の部分は図示を省略している。鍵ガイド部１１は、軸方向を垂直にして固定されたガイド軸１２と、鍵１０の後端部においてガイド軸１２を挿通するガイド穴１３とで構成されている。ガイド穴１３は、ガイド軸１２に対して上下移動自在になっている。また、同図（ｂ）に示すように、ガイド軸１２の前後及び左右の外周がガイド穴１３の内周に接している。これにより、鍵１０の前後及び左右方向への移動が規制されている。また、同図（ａ）に示すように、鍵１０の長手方向が水平な状態で、ガイド穴１３の中心軸方向がガイド軸１２に対して前後方向に傾斜しており、ガイド穴１３の前方の下部及び後方の上部に隙間が形成されている。したがって、鍵１０は、この隙間の範囲内で前後方向の傾き量を任意に変更可能となっている。また、図示は省略するが、鍵１０の前部１０ａ及び後部１０ｂの上方及び下方にはそれぞれ、前部１０ａ及び後部１０ｂの上下移動を所定位置にて規制するためのストッパーが設けられている。以上により、鍵１０は前後及び左右方向への移動を規制された状態で、長手方向の前部１０ａと後部１０ｂとが独立して上下移動可能になっている。
【００２３】
図３は、鍵ガイド部１１の他の構成例を示す図である。同図（ａ）に示す鍵ガイド部１１−２は、図２に示す鍵ガイド部１１のガイド穴１３とは異なる形状のガイド穴１３−２を備えている。ガイド穴１３−２は、その上下方向の中間部に、細くくびれた形状の当接部１３ａを有しており、該当接部１３ａがガイド軸１２の外周に当接している。これにより、鍵１０は、前後及び左右方向への移動が規制された状態で、当接部１３ａを支点としてその上下に形成された隙間の範囲内で上下方向に揺動可能となっており、前部１０ａと後部１０ｂとが互いに独立して上下移動可能になっている。
【００２４】
図３（ｂ）に示す鍵ガイド部１１−３は、鍵１０を揺動可能に支持するための球形状の支持部１２ａを有するガイド軸１２−３を備えており、鍵１０のガイド穴１３−３は、支持部１２ａを回転自在に収納する形状に形成されている。これにより、鍵１０は、前後及び左右方向への移動が規制された状態で、支持部１２ａを支点として長手方向に沿って上下方向に揺動可能となっており、前部１０ａと後部１０ｂとが互いに独立して上下移動可能になっている。
【００２５】
図３（ｃ）に示す鍵ガイド部１１−４は、鍵１０のガイド穴１３−４及びその周辺部分が可撓性を有する軟質部材１４で構成されており、ガイド軸１２−４はガイド穴１３−４の内周の全周に密着状態で挿通されている。この構成例では、ガイド軸１２−４に支持された鍵１０は、軟質部材１４の変形によって前部１０ａと後部１０ｂが独立して上下移動可能となっている。なお、この場合も軟質部材１４によって鍵１０の前後及び左右方向への移動は規制されている。
【００２６】
図４は、鍵１０の他の構成例を示す図で、（ａ）は、鍵１０の概略側面図、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ概略矢視断面図である。同図に示す鍵１０は、図２に示す鍵１０が備える鍵ガイド部１１を省略し、それに代えて、ソレノイド２１、２２のロッドの先端が回動軸２１ａ，２２ａを介して鍵１０の前部１０ａと後部１０ｂとにそれぞれ回動自在に軸支された機構を備えている。このような機構によっても、鍵１０は、前後及び左右方向への移動が規制された状態で、前部１０ａと後部１０ｂとが互いに独立して上下移動可能な状態になる。
【００２７】
図１に戻り、鍵盤ユニット１には、鍵１０の動作を検出する動作検出手段として、鍵１０の前部１０ａの動作を検出する第１センサ（第１の動作検出部）３１と、鍵１０の後部１０ｂの動作を検出する第２センサ（第２の動作検出部）３２とが備えられている。第１センサ３１及び第２センサ３２は、鍵１０の変位、速度、加速度、角度、角速度のいずれか、あるいはこれらのうちの複数を検出可能なセンサである。このようなセンサの一例として、詳細な図示は省略するが、鍵１０に取り付けたシャッタと、該シャッタにより光路が遮蔽されるフォトセンサとによって構成される光学式センサがある。この場合、鍵１０の位置変化に応じて遮光量が連続的に変化するようにシャッタの形状が設定され、フォトセンサの出力信号から鍵１０の位置が一義的に特定されるようになっている。なお、第１センサ３１及び第２センサ３２は、鍵１０の位置を検出できるセンサであれば光学式に限らず他の方式によるセンサでもよい。
【００２８】
また、鍵盤ユニット１は、第１、第２ソレノイド２１，２２による鍵１０の駆動を制御する制御部（力覚制御手段）４０を備えている。制御部４０からの制御信号は、第１ソレノイド制御ドライバ４１を介して第１ソレノイド２１に入力され、第２ソレノイド制御ドライバ４２を介して第２ソレノイド２２に入力される。また、第１センサ３１と第２センサ３２からの検出信号は、それぞれ第１センサ信号処理回路３３と第２センサ信号処理回路３４を介して制御部４０に入力される。
【００２９】
図５は、鍵盤ユニット１及び制御部４０を含む電子鍵盤楽器の全体構成例を示すブロック図である。制御部４０は、ＣＰＵ８９、ＲＯＭ８２、ＲＡＭ８３を備えている。また、ＣＰＵ８９にはタイマ９１が接続されている。ＣＰＵ８９は、鍵盤ユニット１を含む電子鍵盤楽器全体の制御を司る。ＲＯＭ８２は、ＣＰＵ８９が実行する制御プログラムや各種テーブルデータのほか、後述する力覚付与テーブル９０を記憶している。ＲＡＭ８３は、演奏データ、テキストデータなどの各種入力情報、各種フラグやバッファデータ及び演算処理結果などを一時的に記憶する。タイマ９１は、タイマ割り込み処理における割り込み時間などの各種時間を計時する。
【００３０】
また、電子鍵盤楽器には、制御部４０のほか、設定操作部８１、表示装置８４、外部記憶装置８５、外部インターフェイス８６、音声出力部８７などが設けられている。これら各部と上記の制御部４０及び鍵盤ユニット１は、バス８８を介して互いに接続されている。外部インターフェイス８６には、不図示の外部機器が接続されている。設定操作部８１には、不図示の各種スイッチが含まれ、該スイッチの操作による信号がＣＰＵ８９に供給されるようになっている。外部記憶装置８５は、上記の制御プログラムを含む各種アプリケーションプログラムや各種楽曲データなどを記憶するものである。
【００３１】
ＲＯＭ８２に格納された力覚付与テーブル９０は、第１、第２ソレノイド２１，２２が発生すべき駆動力（あるいは反力）のパターンを複数格納したもので、制御パターンテーブル９０ａと出力テーブル９０ｂとを備えている。制御パターンテーブル９０ａは、第１、第２センサ３１，３２からの鍵１０の動作（位置、速度、加速度、角度、角速度のいずれかまたは複数）を示す信号に対する第１、第２ソレノイド２１，２２の出力値を参照するためテーブルである。また、出力テーブル９０ｂは、第１、第２ソレノイド２１，２２に上記の出力値を発生させるための指令値を参照するテーブルである。これら制御パターンテーブル９０ａ及び出力テーブル９０ｂは、第１ソレノイド２１と第２ソレノイド２２に対応するものがそれぞれ別に用意されている。さらに、力覚付与テーブル９０は、グランドピアノ、アップライトピアノ、パイプオルガン、エレクトーンなどの各種鍵盤楽器の鍵タッチ感及び鍵動作を再現するためのものが別に用意されており、それらがＲＯＭ８２に格納されている。
【００３２】
ここで、上記構成の鍵盤ユニット１における鍵１０のタッチ感及び動作の制御手順を説明する。図６は、この制御手順を説明するためのフローチャートである。以下では、グランドピアノに近似した鍵タッチ感及び鍵動作が得られるように制御する場合を例に説明する。まず、あらかじめ、設定操作部８１におけるスイッチなどの操作によって、グランドピアノの鍵タッチ感が指定されることで、ＲＯＭ８２に格納された複数の力覚付与テーブル９０からグランドピアノの反力パターンが選択される。その後、制御部４０の設定が初期化される（ステップＳＴ１−１）。そして、鍵１０が初期位置にあるか否かが判断される（ステップＳＴ１−２）。その結果、鍵１０が操作されて初期位置から移動している場合（Ｎ）、第１、第２センサ３１，３２にて、鍵１０の前部１０ａと後部１０ｂの動作情報（変位（ｘ）、速度（ｖ）、加速度（ａ）、角度（θ）、角速度（ω）のいずれかまたは複数）を検出する（ステップＳＴ１−３）。第１、第２センサ３１，３２による検出信号は、それぞれ第１センサ信号処理回路３３、第２センサ信号処理回路３４を経て制御部４０に入力される。
【００３３】
ＣＰＵ８９は、上記の入力信号に応じて、ＲＯＭ８２に格納された力覚付与テーブル９０の制御パターンテーブル９０ａから、第１ソレノイド２１の出力Ｆ１＝ｆ１（ｘ１，ｖ１，ａ１，θ１，ω１）と、第２ソレノイド２２の出力Ｆ２＝ｆ２（ｘ２，ｖ２，ａ２，θ２，ω２）をそれぞれ参照する（ステップＳＴ１−４）。さらに、第１ソレノイド２１の出力Ｆ１を発生させるための指令値Ｄ１＝ｆ１（Ｆ１）と、第２ソレノイド２２の出力Ｆ２を発生させるための指令値Ｄ２＝ｆ２（Ｆ２）を出力テーブル９０ｂから参照する（ステップＳＴ１−５）。そして、これら参照により決定した指令値Ｄ１，Ｄ２を第１、第２ソレノイド制御ドライバ４１，４２へ出力し（ステップＳＴ１−６）、第１、第２ソレノイド２１，２２を駆動する（ステップＳＴ１−７）。こうして、第１、第２ソレノイド２１，２２からグランドピアノに近似した鍵タッチ感及び鍵動作を再現するための駆動力が鍵１０に付与される。その後、鍵１０が初期位置にあるか否かを再度判定し（ステップＳＴ１−８）、初期位置にない場合（Ｎ）、ステップＳＴ１−３以降の手順を繰り返す。鍵１０が初期位置に戻るまでこの手順を繰り返し、初期位置に戻ったら（Ｙ）、第１、第２ソレノイド２１，２２の駆動出力をクリアし（ステップ１−９）、処理手順を終了する。
【００３４】
次に、鍵盤ユニット１における鍵１０のタッチ感及び動作の他の制御手順を説明する。図７は、この制御手順を説明するためのフローチャートである。この場合も、あらかじめ、設定操作部８１におけるスイッチなどの操作によって、グランドピアノの鍵タッチ感が指定されることで、ＲＯＭ８２に格納された複数の力覚付与テーブル９０からグランドピアノの反力パターンが選択される。その後、制御部４０の設定が初期化される（ステップＳＴ２−１）。次に、鍵１０が初期位置にあるか否かが判断される（ステップＳＴ２−２）。その結果、鍵１０が初期位置から移動している場合（Ｎ）、第１、第２センサ３１，３２にて、鍵１０の前部１０ａと後部１０ｂの動作情報を検出する（ステップＳＴ２−３）。第１、第２センサ３１，３２による検出信号は、それぞれ第１センサ信号処理回路３３、第２センサ信号処理回路３４を経て制御部４０に入力される。
【００３５】
ＣＰＵ８９は、上記の入力信号のうち、第１センサ３１にて検出された鍵１０の前部１０ａの動作情報に応じて、ＲＯＭ８２に格納された力覚付与テーブル９０の制御パターンテーブル９０ａから、第１ソレノイド２１の出力Ｆ１＝ｆ１（ｘ１，ｖ１，ａ１，θ１，ω１）を参照する（ステップＳＴ２−４）。さらに、この第１ソレノイド２１の出力Ｆ１を発生させるための指令値Ｄ１＝ｆ１（Ｆ１）を出力テーブル９０ｂから参照する（ステップＳＴ２−５）。そして、参照により決定した指令値Ｄ１を第１ソレノイド制御ドライバ４１へ出力し（ステップＳＴ２−６）、第１ソレノイド２１を駆動する（ステップＳＴ２−７）。その後、ＣＰＵ８９は、鍵１０の前部１０ａの移動量（ｘ１）と、第２センサ３１にて検出された鍵１０の後部１０ｂの動作情報（ｘ２，ｖ２，ａ２，θ２，ω２のいずれかまたは複数）とに応じて、ＲＯＭ８２に格納された力覚付与テーブル９０の制御パターンテーブル９０ａから、第２ソレノイド２２の出力Ｆ２＝ｆ２（ｘ１，ｘ２，ｖ２，ａ２，θ２，ω２）を参照する（ステップＳＴ２−８）。さらに、この第２ソレノイド２２の出力Ｆ２を発生させるための指令値Ｄ２＝ｆ２（Ｆ２）を出力テーブル９０ｂから参照する（ステップＳＴ２−９）。そして、参照により決定した指令値Ｄ２を第２ソレノイド制御ドライバ４２へ出力し（ステップＳＴ２−１０）、第２ソレノイド２２を駆動する（ステップＳＴ２−１１）。これにより、鍵１０の前部１０ａの初期位置からの操作量（移動量）に基づいて、鍵１０の後部１０ｂの駆動量（移動量）を制御することができる。以上によって、鍵１０の前部１０ａと後部１０ｂの移動量の比が、グランドピアノにおける鍵の前部と後部の移動量の比と等しくなるように調節される。よって、グランドピアノの鍵と同等の傾き具合（沈み具合）を再現することができる。その後、鍵１０が初期位置にあるか否かを再度判定し（ステップＳＴ２−１２）、初期位置にない場合（Ｎ）、ステップＳＴ２−３以降の手順を繰り返す。鍵１０が初期位置に戻るまでこの手順を繰り返し、初期位置に戻ったら（Ｙ）、第１、第２ソレノイド２１，２２の駆動出力をクリアし（ステップ２−１３）、処理を終了する。
【００３６】
上記いずれの制御手順においても、鍵１０の駆動力と鍵１０の傾き具合の両方が適切に制御される結果、グランドピアノに近似した鍵タッチ感が良好に得られることとなる。さらに、鍵盤ユニット１において、チャーチオルガン、アップライトピアノ、パイプオルガン、エレクトーンなど他の鍵盤楽器の鍵タッチ感を再現するには、あらかじめそれぞれの鍵盤楽器の反力パターンを力覚付与テーブル９０に格納しておき、上記と同様の手順にて力覚付与テーブル９０から当該パターンを選択することで、各鍵盤楽器に近似した鍵タッチ感を得ることができる。この点は、以下の他の実施形態においても同様である。
【００３７】
なお、本実施形態では、第１ソレノイド２１の反力に抗して操作される鍵１０の前部１０ａの操作量を検出可能な第１センサ３１を備えており、図７に示す制御手順では、この第１センサ３１によって検出された鍵１０の前部１０ａの操作量に基づいて、鍵１０の後部１０ｂを駆動する第２ソレノイド２２を制御する場合を説明したが、上記の第１センサ３１以外にも、第１ソレノイド２１による鍵１０の前部１０ａの駆動量を検出するセンサを別途備えれば、該センサによって検知される鍵１０の前部１０ａの初期位置からの駆動量に基づいて第２ソレノイド２２を制御することも可能となる。
【００３８】
また、図７に示す制御手順では、鍵１０の前部１０ａの操作量に基づいて、鍵１０の後部１０ｂを駆動する第２ソレノイド２２を制御する場合を説明したが、これとは逆に、鍵１０の後部１０ｂの操作量に基づいて、鍵１０の前部１０ａを駆動する第１ソレノイド２１を制御することも可能である。
【００３９】
以上説明したように、本実施形態の鍵盤ユニット１によれば、第１ソレノイド２１と第２ソレノイド２１によって鍵１０の前部１０ａと後部１０ｂを連動させて駆動することで、鍵１０の揺動支点の位置をその長手方向に沿う任意の位置に設定でき、鍵１０の揺動による傾き具合（沈み具合）を任意に調節できる。それとともに、制御部４０にて鍵１０に生じる反力の力覚制御を行うことで、反力を任意に調節できる。このように、鍵１０の傾き具合の調節と反力の力覚制御との両方を適切に行うことができるので、グランドピアノをはじめとする各種自然鍵盤楽器に近似した鍵１０の操作感覚を良好に得ることができる。
【００４０】
また、奥行き寸法が小さい電子鍵盤楽器に本実施形態の鍵盤ユニット１を適用すれば、鍵１０の揺動支点を実際の鍵１０の後端よりも後方の位置に設定することが可能となる。したがって、鍵盤ユニット１の小型化により鍵１０の全長が短くなる場合でも、押鍵時の鍵１０の傾き（前傾）具合を緩やかにでき、鍵１０の動作及び操作感覚をグランドピアノなどの自然鍵盤楽器に近づけることが可能となる。また、演奏者の好みに応じて押鍵時の鍵１０の傾き具合を任意に調節し、鍵１０のタッチ感を変えることも可能となる。
【００４１】
〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態にかかる鍵盤ユニットについて説明する。なお、第２実施形態の説明及び対応する図面においては、第１実施形態と同一又は相当する構成部分には同一の符号を付し、以下ではその部分の詳細な説明は省略する。また、以下で説明する事項以外の事項については、第１実施形態と同じである。これらの点は他の実施形態についても同様とする。
【００４２】
図８は、本発明の第２実施形態にかかる鍵盤ユニット１−２が備える鍵１０及びその動作機構の構成を示す概略図である。同図に示す鍵盤ユニット１−２では、鍵１０を駆動する駆動手段として、第１実施形態における第１ソレノイド２１にかえて第１ＥＲダンパー２３及び第１圧縮バネ１５を備え、第２ソレノイド２２にかえて第２ＥＲダンパー２４及び第２圧縮バネ１６を備えている。また、鍵盤ユニット１−２は、第１、第２ＥＲダンパー制御ドライバ４３，４４を備えている。第１、第２ＥＲダンパー制御ドライバ４３，４４は、制御部４０から入力された信号に応じてそれぞれ第１、第２ＥＲダンパー２３，２４の抵抗力を変化させる信号を発生し、該信号を第１、第２ＥＲダンパー２３，２４に出力する。
【００４３】
ここでのＥＲダンパーとは、ＥＲ流体（電気粘性流体）が封入されたダンパーであり、ＥＲ流体の粘性を変化させることで減衰力（抵抗力）を調節することができるものである。なお、このＥＲダンパーは、主体的に鍵１０を動かすものではなく、押鍵による鍵１０の移動に伴う抵抗力（反力）を受動的に調節するもので、いわゆるパッシブな制動力を生じる機構である。したがって、鍵盤ユニット１−２では、押鍵時に圧縮されて鍵１０に初期位置への復帰力を与える第１、第２圧縮バネ１５，１６を鍵１０の前部１０ａと後部１０ｂにそれぞれ設置し、これら第１、第２圧縮バネ１５，１６に、その復帰力を調節するための第１、第２ＥＲダンパー２３，２４を併設している。
【００４４】
〔第３実施形態〕
図９は、本発明の第３実施形態にかかる鍵盤ユニットが備える鍵１０及びその動作機構の構成を示す概略図である。同図に示す鍵盤ユニット１−３では、鍵１０を駆動する駆動手段として、第２実施形態における第１ＥＲダンパー２３にかえて第１ＥＲクラッチ２５を備え、第２ＥＲダンパー２４にかえて第２ＥＲクラッチ２６を備えている。また、鍵盤ユニット１−３は、第１、第２ＥＲクラッチ制御ドライバ４５，４６を備えている。第１、第２ＥＲクラッチ制御ドライバ４５，４６は、入力された信号からそれぞれ第１、第２ＥＲクラッチ２５，２６による抵抗力を変化させる信号を発生し、該信号を第１、第２ＥＲクラッチ２５，２６に出力する。
【００４５】
ここでのＥＲクラッチとは、詳細な図示は省略するが、鍵１０に伴って移動する部材とそれに対して固定された部材との間に対向させて配置した摩擦面を有し、これら摩擦面をＥＲ流体にて押圧するもので、ＥＲ流体の粘性を変化させることで摩擦面への押圧力を変え、鍵１０に生じる抵抗力（制動力）を調節する機構である。なお、このＥＲクラッチも、ＥＲダンパーと同様、押鍵による鍵１０の移動に対する抵抗力を受動的に調節するもので、いわゆるパッシブな制動力を生じる機構である。
【００４６】
〔第４実施形態〕
図１０は、本発明の第４実施形態にかかる鍵盤ユニットが備える鍵１０及びその動作機構の構成を示す概略図である。同図に示す鍵盤ユニット１−４では、鍵１０を駆動する駆動手段として、第１実施形態における第１ソレノイド２１にかえて第１サーボモータ２７を備え、第２ソレノイド２２にかえて第２サーボモータ２８を備えている。また、制御部４０から入力された信号に応じてそれぞれ第１、第２サーボモータ２７，２８による駆動力を変化させる信号を出力する第１、第２サーボモータ制御ドライバ４７，４８を備えている。第１サーボモータ２７あるいは第２サーボモータ２８は、第１ソレノイド２１や第２ソレノイド２２と同様、自ら動作することで主体的に鍵１０を動かすことが可能なもので、いわゆるアクティブな制動力を生じる機構である。ここでのサーボモータには、ＤＣサーボモータ、ＡＣサーボモータが含まれる。また、サーボモータは、超音波モータなどであってもよい。なお、第１、第２サーボモータ２７，２８には、モータの回転運動を上下方向の往復運動に変換して鍵１０に伝達するための機構が付設されている。
【００４７】
〔第５実施形態〕
図１１は、本発明の第５実施形態にかかる鍵盤ユニットが備える鍵１０及びその動作機構の構成を示す概略図である。同図に示す鍵盤ユニット１−５では、鍵１０を駆動する駆動手段として、第２実施形態における第１ＥＲダンパー２３に代えて形状記憶合金を有する第１制動機構２９を備え、第２ＥＲダンパー２４に代えて形状記憶合金を有する第２制動機構３０を備えている。第１制動機構２９は、鍵１０とフレーム（固定部）との間に介在する形状記憶合金２９ａ及びそれに連結されたバネ（引張バネ）２９ｂで構成され、第２制動機構３０は、鍵１０とフレームとの間に介在する形状記憶合金３０ａ及びそれに連結されたバネ（引張バネ）３０ｂで構成されている。また、鍵盤ユニット１−５は、第１、第２制動機構制御ドライバ４９，５０を備えている。第１、第２制動機構制御ドライバ４９，５０は、制御部４０から入力された信号に応じて第１、第２制動機構２９，３０の形状記憶合金２９ａ，３０ａを収縮させる電流を発生し、該電流を第１、第２制動機構２９，３０に出力する。
【００４８】
ここでの形状記憶合金とは、所定の温度（変態点）以下で変形した場合、当該温度以上に加熱されると伸張または収縮して元の形状に回復する性質を有する合金である。第１、第２制動機構２９，３０では、第１、第２形状記憶合金２９ａ，２９ｂの形状回復により、第１、第２圧縮バネ１５，１６にて鍵１０に与えられる反力を補助的に調節するようになっている。また、第２制動機構３０の形状記憶合金３０ａには、電流を流す部分の長さを調節する調節機構３０ｃが備えられている。この調節機構３０ｃにより、第１制動機構２９と第２制動機構３０の形状記憶合金２９ａ，２９ｂの変形量の比を所望の比にすることができる。なお、この形状記憶合金２９ａ，２９ｂを有する第１、第２制動機構２９，３０は、上記のＥＲダンパーやＥＲクラッチと同様、押鍵による鍵１０の移動に対する抵抗力の大きさを受動的に調節するもので、いわゆるパッシブな制動力を生じる機構である。
【００４９】
第１、第２制動機構２９，３０では、第１、第２制動機構制御ドライバ４９，５０から入力された電流による発熱で形状記憶合金２９ａ，３０ａが収縮し、第１、第２圧縮バネ１５，１６による復帰力が調整され、グランドピアノに近似した鍵タッチ感及び鍵動作を再現するための抵抗力が鍵１０に付与される。またこのとき、制御部４０は、調節機構３０ｃにて第２制動機構３０の形状記憶合金３０ａに電流を流す部分の長さを調節し、第１形状記憶合金２９ａと第２形状記憶合金３０ａの収縮量の比を所定の比にすることができる。これにより、鍵１０の傾きを調節でき、グランドピアノの鍵１０の傾き具合（沈み具合）を再現できる。
【００５０】
〔第６実施形態〕
図１２は、本発明の第６実施形態にかかる鍵盤ユニットが備える鍵１０及びその動作機構の構成を示す概略図である。同図に示す鍵盤ユニット１−６では、鍵１０を駆動する駆動手段として、第１実施形態における第１、第２ソレノイド２１，２２にかえて、単一のソレノイド５５と該ソレノイド５５で駆動される二本のアーム６１，６２とを有してなる駆動部６０を備えている。
【００５１】
鍵１０の前部１０ａには、前後方向に延びる長穴からなるガイド溝１７が形成されている。ガイド溝１７には、長手方向に沿って滑動可能に設置された滑り軸受６３が係合している。また、ガイド溝１７の下方のフレーム６４上には、該フレーム６４上に滑り係合するローラ６５が設置されている。なお、図示は省略するが、ローラ６５の代わりにフレーム６４上を滑動する滑り部材を設置してもよい。一方、鍵１０の後部１０ｂには回動軸受６６が設置されている。回動軸受６６の下方のフレーム６４上には、傾き調節部材６７が設置されている。傾き調節部材６７には、上下に延びる長穴からなる調節用スロット６７ａが設けられており、調節用スロット６７ａ内には、回動軸受６８が上下移動可能な状態で係合している。
【００５２】
回動軸受６６とローラ６５との間には、斜めに延びるアーム６１が掛け渡されており、滑り軸受６３と回動軸受６８との間には、アーム６１とは逆向きで斜めに延びるアーム６２が掛け渡されている。アーム６１とアーム６２は互いの中間部が交差している。回動軸受６８は、アーム６２の下端に設けた長手方向に沿う長穴からなる調節用スロット６２ｂに係合している。また、アーム６１とアーム６２の交差する部分には、それぞれアーム６１とアーム６２に設けた長手方向に沿う長穴からなる調節用スロット６１ａと調節用スロット６２ａが形成されており、それらの交差する部分には、回動軸受６９が取り付けられている。また、ソレノイド５５は、ローラ６５と傾き調節部材６７の間に架設されている。ソレノイド５５によってローラ６５が前後に移動することで、アーム６１とアーム６２の交差角度が変化して、鍵１０が上下に駆動されるようになっている。
【００５３】
回動軸受６８は、調節用スロット６７ａに沿って傾き調節部材６７に対する高さ位置を変更でき、回動軸受６９は、調節用スロット６１ａ，６２ａに沿ってアーム６１及びアーム６２に対する位置を変更できる。なお、図示は省略するが、回動軸受６８や回動軸受６９を移動させるためのモータなどを有する移動機構が設けられている。この移動機構は、制御部４０によって制御されている。
【００５４】
ここで、回動軸受６８の高さ位置を変更したときの鍵１０の動作について説明する。回動軸受６８が調節用スロット６７ａの最下位置にあるとき、回動軸受６８とローラ６５の高さが等しく、回動軸受６６と滑り軸受６３の高さも等しいため、鍵１０はその長手方向が水平な状態のまま上下動する。一方、回動軸受６８を最下位置から僅かに上方に移動させると、滑り軸受６３よりも回動軸受６６の方が僅かに高くなるので、鍵１０の後端部から後方に離れた位置に揺動支点が形成され、この揺動支点を中心として鍵１０は緩やかな傾きで揺動（前傾）する。その状態から回動軸受６８をさらに上方に移動させると、揺動支点は鍵１０の後端部に近づくように手前側へ移動する。したがって、調節用スロット６７ａ内で回動軸受６８の位置が上昇するにつれて、押鍵時の鍵１０の傾斜（前傾）が次第に急になる。
【００５５】
上記構成の鍵盤ユニット１−６における鍵１０の動作及び反力の制御手順について説明する。まず、制御部４０は、あらかじめ調節用スロット６７ａ内における回動軸受６８の高さ位置を調節することにより、押鍵時の鍵１０の傾き具合がグランドピアノにおける鍵１０の傾き具合と等しくなるように設定する。その状態で、押鍵によって鍵１０が移動を開始すると、第１、第２センサ３１，３２にて鍵１０の前部１０ａ及び後部１０ｂの動作が検出される。第１センサ３１及び第２センサ３２による検出信号は、それぞれ第１センサ信号処理回路３３、第２センサ信号処理回路３４を経て制御部４０に入力される。制御部４０では、この入力信号に基づいて、力覚付与テーブル９０に格納されたグランドピアノの反力パターンに関する信号をソレノイド制御ドライバ５４に出力する。ソレノイド制御ドライバ５４は、入力された信号から駆動部６０による駆動力を変化させる信号を発生し、該信号をソレノイド５５に出力する。こうして、駆動部６０からグランドピアノタッチに近似した鍵タッチ感を再現するための駆動力が鍵１０に付与される。
【００５６】
〔第７実施形態〕
図１３は、本発明の第７実施形態にかかる鍵盤ユニットが備える鍵１０及びその動作機構の構成を示す概略図である。同図に示す鍵盤ユニット１−７では、鍵１０を駆動する駆動手段として、第６実施形態の駆動部６０と類似した構成の駆動部７０を備えている。
【００５７】
鍵１０には、その長手方向の中間部付近における前部１０ａと後部１０ｂとにそれぞれ配置された二つの回動軸受７３，７４が設けられている。回動軸受７３，７４にはそれぞれアーム７１，７２が連結されている。アーム７１は、回動軸受７３から前方に向かって斜め下方に延びており、アーム７２は、回動軸受７４から後方に向かって斜め下方に延びている。各アーム７１，７２の下端には、それぞれローラ７５と回動軸受７６が連結されている。ローラ７５は、アーム７１の移動に伴ってフレーム６４上を前後に転動する。回動軸受７６は、傾き調節部材６７の調節用スロット６７ａ内に上下位置を変更可能な状態で係合している。また、回動軸受７３，７４の周囲には互いに係合するギヤ若しくは摩擦部材が取り付けられている。これにより、アーム７１，７２は、いずれか一方が一方向に回転すると他方が逆方向に等しい角度で回転するようになっている。
【００５８】
アーム７１とアーム７２の間にはソレノイド５５が架設されている。ソレノイド５５による駆動でアーム７１，７２を移動させることで、それらの交差角度を変化させることができる。これにより、鍵１０が上下に駆動されるようになっている。また、調節用スロット６７ａ内の回動軸受７６の高さ位置を調節することで、アーム７１，７２の下端の位置を互いに異ならせて配置することができる。これにより、揺動する鍵１０の傾き具合を任意に変えることができる。
【００５９】
本実施形態の鍵盤ユニット１−７においても、第６実施形態と同様、回動軸受７６が調節用スロット６７ａ内の最下位置にあるときは、鍵１０はその長手方向が水平な状態のまま上下動する。一方、回動軸受７６を最下位置から僅かに上方に移動させると、鍵１０の後端部から後方に離れた位置に鍵１０の揺動支点が形成され、この揺動支点を中心として、鍵１０は緩やかな傾きで揺動する。その状態から回動軸受７６をさらに上方に移動させると、揺動支点は鍵１０に近づく方へ移動する。したがって、調節用スロット６７ａ内で回動軸受７６の位置が上昇するにつれて、押鍵時の鍵１０の傾斜（前傾）が急になる。なお、この鍵盤ユニット１−７における鍵１０の動作及び反力の制御手順は、第６実施形態の鍵盤ユニット１−６における制御手順とほぼ同様なので、ここではその詳細な説明は省略する。
【００６０】
以上本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。なお直接明細書及び図面に記載のない何れの形状・構造・材質であっても、本願発明の作用・効果を奏する以上、本願発明の技術的思想の範囲内である。
【００６１】
上記各実施形態では、操作子が鍵１０である場合を説明したが、本発明にかかる操作子には、上記の鍵１０以外にペダルなども含まれる。したがって、本発明は、上記実施形態に示す鍵盤ユニット１以外にも、電子鍵盤楽器のペダルユニットなどにも適用することが可能である。
【００６２】
また、上記各実施形態の鍵盤ユニット１〜１−７では、鍵１０の動作を検出する動作検出手段として、鍵１０の前部１０ａと後部１０ｂの動作をそれぞれ検出する二つのセンサ３１，３２を有する場合を説明したが、本発明の操作子の動作を検出する動作検出手段は、操作子の前後方向の傾きを含む動作を適切に検出できるものであれば、単一のセンサで構成することも可能であるし、その設置位置も任意の位置とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる鍵盤ユニットの構成例を示す概略図である。
【図２】鍵盤ユニットが備える鍵ガイド部の構成例を示す図である。
【図３】鍵ガイド部の他の構成例を示す図である。
【図４】鍵の他の構成例を示す図である。
【図５】鍵盤ユニットを含む電子鍵盤楽器の全体構成例を示すブロック図である。
【図６】鍵のタッチ感及び動作の制御手順を示すフローチャートである。
【図７】鍵のタッチ感及び動作の他の制御手順を示すフローチャートである。
【図８】本発明の第２実施形態にかかる鍵盤ユニットの構成例を示す概略図である。
【図９】本発明の第３実施形態にかかる鍵盤ユニットの構成例を示す概略図である。
【図１０】本発明の第４実施形態にかかる鍵盤ユニットの構成例を示す概略図である。
【図１１】本発明の第５実施形態にかかる鍵盤ユニットの構成例を示す概略図である。
【図１２】本発明の第６実施形態にかかる鍵盤ユニットの構成例を示す概略図である。
【図１３】本発明の第７実施形態にかかる鍵盤ユニットの構成例を示す概略図である。
【符号の説明】
【００６４】
１ 鍵盤ユニット（操作子ユニット）
１０ 鍵（操作子）
１０ａ 前部（第１の位置）
１０ｂ 後部（第２の位置）
１１ 鍵ガイド部
１５，１６ 第１、第２圧縮バネ
２１，２２ 第１、第２ソレノイド（駆動手段）
２３，２４ 第１、第２ＥＲダンパー（駆動手段）
２５，２６ 第１、第２ＥＲクラッチ（駆動手段）
２７，２８ 第１、第２サーボモータ（駆動手段）
２９，３０ 第１、第２制動機構（駆動手段）
２９ａ，３０ａ 第１、第２形状記憶合金
３１，３２ 第１、第２センサ（動作検出手段）
３３，３４ 第１、第２センサ信号処理回路
４０ 制御部（力覚制御手段）
４１，４２ 第１、第２ソレノイド制御ドライバ
４３，４４ 第１、第２ダンパー制御ドライバ
４５，４６ 第１、第２クラッチ制御ドライバ
４７，４８ 第１、第２サーボモータ制御ドライバ
４９，５０ 第１、第２制動機構制御ドライバ
５４ ソレノイド制御ドライバ
５５ ソレノイド
６０ 駆動部（駆動手段）
６１，６２ アーム
７０ 駆動部（駆動手段）
７１，７２ アーム
８２ ＲＯＭ
８９ ＣＰＵ
９０ 力覚付与テーブル
９０ａ 制御パターンテーブル
９０ｂ 出力テーブル
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向に沿う第１の位置と第２の位置とが独立して上下移動可能に支持された長尺状の操作子と、
前記第１の位置と前記第２の位置とを連動させて駆動することで、前記操作子の長手方向に沿う任意の位置を支点として設定し、該支点を中心に前記操作子を揺動させる駆動手段と、
前記操作子の動作を検出する動作検出手段と、
前記動作検出手段で検出した前記操作子の動作に基づいて前記駆動手段を制御することで、前記操作子に生じる反力及び前記操作子の動作を制御する力覚制御手段と、
を備えることを特徴とする電子鍵盤楽器の操作子ユニット。
【請求項２】
前記駆動手段は、前記操作子の前記第１の位置を駆動する第１の駆動部と、前記操作子の前記第２の位置を駆動する第２の駆動部と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の電子鍵盤楽器の操作子ユニット。
【請求項３】
前記駆動手段は、ソレノイド、電気粘性流体の粘性変化によって駆動力を変化させる機構、サーボモータ、形状記憶合金の形状回復によって駆動力を変化させる機構、のうちの少なくともいずれかを用いて構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の操作子ユニット。
【請求項４】
前記力覚制御手段は、前記操作子の動作及び前記操作子に生じる反力のパターンを複数格納してなる力覚付与テーブルを備え、前記動作検出手段により検出した操作子の動作に基づいて、前記力覚付与テーブルに格納された前記複数のパターンから一のパターンを選択し、該選択したパターンを前記駆動手段に出力することで、前記操作子に生じる反力及び前記操作子の動作を制御することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の操作子ユニット。
【請求項５】
前記力覚制御手段は、前記駆動手段による反力に抗して操作された前記第１の位置又は前記第２の位置のいずれか一方の操作量に基づいて前記第１の位置又は前記第２の位置のいずれか他方を駆動する前記駆動手段を制御することで、前記操作子の傾き具合を制御することを特徴とする請求項４に記載の操作子ユニット。
【請求項１】
長手方向に沿う第１の位置と第２の位置とが独立して上下移動可能に支持された長尺状の操作子と、
前記第１の位置と前記第２の位置とを連動させて駆動することで、前記操作子の長手方向に沿う任意の位置を支点として設定し、該支点を中心に前記操作子を揺動させる駆動手段と、
前記操作子の動作を検出する動作検出手段と、
前記動作検出手段で検出した前記操作子の動作に基づいて前記駆動手段を制御することで、前記操作子に生じる反力及び前記操作子の動作を制御する力覚制御手段と、
を備えることを特徴とする電子鍵盤楽器の操作子ユニット。
【請求項２】
前記駆動手段は、前記操作子の前記第１の位置を駆動する第１の駆動部と、前記操作子の前記第２の位置を駆動する第２の駆動部と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の電子鍵盤楽器の操作子ユニット。
【請求項３】
前記駆動手段は、ソレノイド、電気粘性流体の粘性変化によって駆動力を変化させる機構、サーボモータ、形状記憶合金の形状回復によって駆動力を変化させる機構、のうちの少なくともいずれかを用いて構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の操作子ユニット。
【請求項４】
前記力覚制御手段は、前記操作子の動作及び前記操作子に生じる反力のパターンを複数格納してなる力覚付与テーブルを備え、前記動作検出手段により検出した操作子の動作に基づいて、前記力覚付与テーブルに格納された前記複数のパターンから一のパターンを選択し、該選択したパターンを前記駆動手段に出力することで、前記操作子に生じる反力及び前記操作子の動作を制御することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の操作子ユニット。
【請求項５】
前記力覚制御手段は、前記駆動手段による反力に抗して操作された前記第１の位置又は前記第２の位置のいずれか一方の操作量に基づいて前記第１の位置又は前記第２の位置のいずれか他方を駆動する前記駆動手段を制御することで、前記操作子の傾き具合を制御することを特徴とする請求項４に記載の操作子ユニット。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００９−１２８７６９（Ｐ２００９−１２８７６９Ａ）
【公開日】平成２１年６月１１日（２００９．６．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３０５８４６（Ｐ２００７−３０５８４６）
【出願日】平成１９年１１月２７日（２００７．１１．２７）
【出願人】（０００００４０７５）ヤマハ株式会社 (5,930)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年６月１１日（２００９．６．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１１月２７日（２００７．１１．２７）
【出願人】（０００００４０７５）ヤマハ株式会社 (5,930)
【Ｆターム（参考）】
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