CN114076562A - 位移量检测装置、位移量检测方法及操作件的操作信息输出装置 - Google Patents

位移量检测装置、位移量检测方法及操作件的操作信息输出装置 Download PDF

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Abstract

本发明在可动部件的位移量的检测时，容易得到长期的可靠性。具有：第1基板电路，其包含设置于可动部件的第1线圈；第2基板电路，其包含通过电流的供给而产生磁场的第2线圈，输出与和第1线圈相对的第2线圈的相对位置所对应的电平的检测信号；第1等效电路，其表示第1线圈及第2线圈的距离无限大的状态下的第2基板电路的等效电路；第2等效电路，其表示距离为零的状态下的第2基板电路的等效电路；以及信息处理装置，其基于在电流供给至第1等效电路时从该第1等效电路输出的第1输出信号和在电流供给至第2等效电路时从该第2等效电路输出的第2输出信号对检测信号进行校正，基于该校正后的检测信号对位移量进行计算。

Description

位移量检测装置、位移量检测方法及操作件的操作信息输出 装置
技术领域
本发明涉及位移量检测装置、位移量检测方法及操作件的操作信息输出装置。
背景技术
以往，提出了用于对可动部件的位移量进行检测的各种技术。例如提出了下述技术，即，在将可动部件设为键盘乐器的键的情况下，设置与该键的位移量即按下量相应地使透过量变化的光学要素(例如灰度标)，通过传感器对透过量进行测定，由此得到键的按下量等信息(例如参照专利文献1)。
专利文献1：日本特开2005－195618号公报
但是，在专利文献1所记载的技术中，需要如灰度标这样的纤细的光学要素，因此对冲击、振动、污损变得敏感，难以得到长期的可靠性。考虑到如上所述的情况，本发明的一个方式的目的在于，提供容易得到长期的可靠性的位移量检测装置等。
发明内容
为了达到上述目的，本发明的一个方式所涉及的位移量检测装置对可动部件的位移进行检测，该位移量检测装置具有：第1基板电路，其包含设置于所述可动部件的第1线圈；第2基板电路，其包含通过电流的供给而产生磁场的第2线圈，输出与和所述第1线圈相对的所述第2线圈的相对位置所对应的电平的检测信号；第1等效电路，其表示所述第1线圈及所述第2线圈的距离为零的状态下的所述第2基板电路的等效电路；第2等效电路，其表示所述距离无限大的状态下的所述第2基板电路的等效电路；以及信息处理装置，其基于在所述电流供给至所述第1等效电路时从该第1等效电路输出的第1输出信号和在所述电流供给至所述第2等效电路时从该第2等效电路输出的第2输出信号对所述检测信号进行校正。
附图说明
图1是表示应用了实施方式所涉及的位移量检测装置的键盘乐器的结构的图。
图2是表示键盘乐器的通过第1基板电路和第2基板电路构成的检测电路的图。
图3是表示检测信号的输出特性的一个例子的图。
图4是表示归一化后的检测信号的输出特性的一个例子的图。
图5是表示在键盘乐器中包含检测电路的电路整体的结构的框图。
图6是表示键盘乐器中的信息处理装置的结构的框图。
图7是表示信息处理装置的动作的流程图。
图8是表示信息处理装置的动作的流程图。
图9是表示第1等效电路的一个例子的图。
图10是用于对第2等效电路进行说明的图。
图11是用于对第2等效电路进行说明的图。
图12是用于对第2等效电路进行说明的图。
图13是用于对第2等效电路进行说明的图。
图14是用于对第2等效电路进行说明的图。
图15是用于对第2等效电路进行说明的图。
图16是用于对第2等效电路进行说明的图。
图17是表示第2等效电路的一个例子的图。
图18是表示第2等效电路的其他例的图。
图19是表示将位移量检测装置应用于键盘乐器的打弦机构的例子的图。
图20是表示将位移量检测装置应用于键盘乐器的踏板机构的例子的图。
具体实施方式
下面，对应用了本发明的实施方式所涉及的位移量检测装置的键盘乐器进行说明。键盘乐器具有例如包含白键和黑键的多个(例如88个)键，对各键的位移量进行检测，基于该位移量而输出各键的操作信息。
图1是表示键盘乐器10中的键盘的结构的一个例子的图。键盘中的1个键12以支点部13为支点可自由摆动地支撑于支撑部件14。具体地说，键12的端部121通过由利用者进行的键12的操作而在图中沿铅垂方向位移。支撑部件14是对键盘的各要素进行支撑的固定的构造体。键12通过省略了图示的弹簧等的弹性而在图中以支点部13为中心逆时针地被施力。如果是利用者没有对键12进行操作的状态，则该键12由于止动器Sr而在图中静止于实线的休止位置，在按键时，由于止动器Se而在图中位移至虚线的底端位置为止。
在键12的底面122，以支点部13为基准在端部121的相反侧设置第1基板电路50。在第1基板电路50包含平面状的第1线圈501。
在支撑部件14设置第2基板电路60。在第2基板电路60包含平面状的第2线圈601。第1基板电路50及第2基板电路60设置于第1线圈501及第2线圈601彼此相对的位置。此外，通过第1基板电路50及第2基板电路60而构成后面记述的检测电路。
另外，图1作为键12的一个例子而举出白键进行说明，但关于黑键，也同样地设置第1基板电路50及第2基板电路60。
在键12的端部121，将从起点的休止位置Rst至终点的底端位置End为止的位移量设为d。另外，将第1线圈501的中心和第2线圈601的中心之间的距离设为Z。位移量d及距离Z具有随着位移量d变大而距离Z也变大的关系。
此外，位移量d能够取从休止位置Rst处的最小值的零至底端位置End处的有限值为止的值，但距离Z能够取从相当于休止位置Rst的值(Zrst)至相当于底端位置End的值(Zend)为止的值。
另外，也可以以支点部13为基准在与端部121的相同侧设置第1基板电路50及第2基板电路60。在以上述方式设置的情况下，位移量d及距离Z成为随着位移量d变大而距离Z变小的关系。
图2是表示通过第1基板电路50及第2基板电路60构成的检测电路的图。第1基板电路50包含第1线圈501和电容502。在第1基板电路50中，第1线圈501的两端和电容502的两端相互地连接，由第1线圈501和电容502构成共振电路。在本实施方式中，第1基板电路50设为是设定为共振频率fp的基板电路。
第1线圈501是通过将例如在绝缘体的基材表面设置的铜箔以螺旋状进行图案化而形成的。另外，在电容502例如使用芯片电容器。
第2基板电路60包含输入端子T1、输出端子T2、第2线圈601、电容602、电容603和电阻605，共振电路由第2线圈601、电容602、电容603和电阻605构成。输入端子T1与电阻605的一端连接。电阻605的另一端连接于第2线圈601的一端及电容602的一端。第2线圈601的另一端与电容603的一端连接。此外，将第2线圈601的一端、电容602的一端及电阻605的另一端的连接点设为端子T11。
第2线圈601的另一端及电容603的一端连接于输出端子T2。电容602的另一端及电容603的另一端接地于电压零的基准即电位Gnd。
第2线圈601是通过将例如在绝缘体的基材表面设置的铜箔以螺旋状进行图案化而形成的。另外，在电容602、603例如使用芯片电容器，在电阻605例如使用芯片电阻。
第2基板电路60中的共振频率fa根据与第1基板电路50的共振频率fp的关系、或者与后面记述的测定频率fm的关系等，与期待的特性相匹配地设定。在本实施方式中，第2基板电路60中的共振频率fa设定为测定频率fm的1/(√2)倍的关系。此外，第2基板电路60的共振频率fa例如与第1基板电路50的共振频率fp大致同等、或是将该共振频率fp乘以规定的常数而得到的值。
如果交流的基准信号Ein供给至输入端子T1，则在第2线圈601产生与该基准信号Ein相对应的磁场。通过在第2线圈601产生的磁场的电磁感应而在第1线圈501产生感应电流。在第1线圈501产生的磁场与第1线圈501和第2线圈601之间的距离Z对应地变化，对第2线圈601造成影响。具体地说，如果距离Z小，则在第2线圈601中阻抗变大，另一方面，如果距离Z大，则阻抗变小。
因此，从输出端子T2输出的检测信号Eout的电平与距离Z相应地变化。检测信号Eout是电平以与基准信号Ein相同的周期变化后的周期信号。另外，在本实施方式中，检测信号Eout的电平设为对该检测信号Eout进行了整流及平滑化时的信号Edc的电压电平。
此外，作为电平，也可以设为没有整流的状态的峰到峰(Peak to peak)，也可以设为从振幅中心值至最大值或者最小值为止的振幅。
另外，交流的基准信号Ein的频率设定为第1基板电路50或者第2基板电路60中的共振频率，或者该共振频率的附近(例如，容许±150kHz左右的偏离)。将基准信号Ein的频率称为测定频率fm。在本实施方式中，测定频率fm设为与第1基板电路50的共振频率fp相同的频率。在基准信号Ein使用叠加有直流成分的交流信号。
图3是表示距离Z和信号Edc的电压电平的特性的一个例子的图。就该特性而言，距离Z从相当于休止位置Rst的距离Zrst至相当于底端位置End的距离Zend为止，是大致非线性。
在如上所述的非线性特性中，对于相同的键12的第2基板电路60而言，由于时间经过、电容602、603的误差等，也会产生波动。特别是在信号Edc的电压电平高的区域或者距离Z大的区域，存在波动变大的倾向。作为波动的原因，例如举出由通电引起的发热、由历时变化等引起的电路特性的变动等各种原因。
为了吸收波动，考虑如图4所示将图3所示的非线性特性进行归一化，使用该归一化后的非线性的特性N，根据电压电平En而求出距离Z的方法。
电压电平En根据下式(1)而求出。
En＝(Edc-E0)/(E∞－E0)……(1)
此外，在式(1)中，E0是距离Z为零的状态的检测信号Eout的电压电平，E∞是距离Z无限大的状态的检测信号Eout的电压电平。
如果如上所述进行归一化，则上述波动的影响变小，因此应该根据电压电平En(Edc)而高精度地求出距离Z(及与该距离Z相对应的位移量d)。
但是，在第1基板电路50设置于键12、第2基板电路60设置于支撑部件14的状态下，无法将距离Z物理地设为零，另外，无法将距离Z物理地无限变大。因此，在键盘乐器10设置有第1基板电路50及第2基板电路60的状态下，无法求出电压电平E0及E∞。因此，在由于因通电引起的发热、历时变化等而电路特性发生了变动的情况下，归一化变得困难。
因此，在本实施方式中，准备2个对距离Z无限大的状态下的第2基板电路600的电路特性进行了模拟的第1等效电路70和对距离Z为零的状态下的第2基板电路600的电路特性进行了模拟的第2等效电路80。
在本实施方式中，通过第1等效电路70求出电压电平E∞，通过第2等效电路80求出电压电平E0，使用所求出的电压电平E∞及E0将非线性特性进行归一化。
关于第1等效电路70及第2等效电路80的详细内容在后面记述，都与第2基板电路60同样地具有输入端子T1及输出端子T2。
归一化后的特性N为非线性，在该状态下非常难以使用。因此，在本实施方式中，构成为将非线性的特性N通过其反函数而求出距离Z(位移量d)。
此外，在这里所说的反函数是指下述函数，即，例如以将距离Z为零时的电压电平En(＝0)和距离Z无限大时的电压电平En(＝1)连结的直线为基准，表示将特性N反转的特性的函数。
另外，在本实施方式中，例如使用从距离Z为零时的电压电平En(＝0)至距离Z无限大时的电压电平En(＝1)为止的范围之中的从相当于休止位置Rst的距离Zrst至相当于底端位置End的距离Zend为止的范围。
另外，在图3中距离Z大的区域，信号Edc的电压电平饱和，几乎不变化。因此，关于距离Z无限大的位置，设为与在相当于键12的底端位置End的距离Zend加上余量的距离α后的距离(Zend+α)相当的位置。
此外，距离Zrst也可以例如与如电源刚接通后那样在利用者没有对键12进行操作的状态下检测出的信号Edc的电压电平En相关联。另外，可以将在键12由利用者操作的期间测定出的距离Z之中的最小值设为距离Zrst，将最大值设为底端位置的距离Zend。
距离Zrst及距离Zend的任意者都是关于全部88键而求出，储存于存储装置。此外，关于距离Zrst及距离Zend，为了应对演奏时的电路特性的变动，可以周期性地或者适当地进行更新。
另外，将下述处理称为休止－底端校正，即，将特性N的起点校正为某键12的距离Zrst的地点，将上述特性N的终点校正为该键12的距离Zend的地点。
如上所述，根据本实施方式，将图3的特性通过式(1)如图4的特性N所示进行归一化，并且通过距离Zrst及距离Zend执行休止－底端校正，由此能够减小由发热、历时变化等引起的电路特性的变动，求出距离Z，求出与该距离Z相对应的位移量d。
此外，在本实施方式中，在8组第1基板电路50及第2基板电路60中共用1组电压电平E∞及E0而进行归一化。
以上是关于在本实施方式所涉及的键盘乐器10中根据信号Edc的电压电平En而求出距离Z(位移量d)的概要。在键盘乐器10中，实际上将88个键12的位移量d分时地求出，因此以下对其结构进行说明。
图5是表示包含检测电路的键盘乐器10的电路整体的结构的框图。键盘乐器10包含：信息处理装置100、振荡器20、解复用器30_1～30_11、多路复用器40_1～40_11、88组第1基板电路50及第2基板电路60、11组第1等效电路70及第2等效电路80、以及整流平滑化电路90。振荡器20输出上述的基准信号Ein。此外，在本电路中，第2基板电路60的共振频率fa也设定为测定频率fm的1/(√2)倍的值，测定频率fm设为与第1基板电路50的共振频率fp相同的频率。
信息处理装置100向解复用器30_1～30_11及多路复用器40_1～40_11输出控制信号Slct。另外，信息处理装置100输入信号Edc，关于88个键12而分别求出位移量d。
解复用器30_1～30_11及多路复用器40_1～40_11是“_”(下标)之后的编号一致的复用器彼此成组。例如，解复用器30_2及多路复用器40_2为相同的组，解复用器30_11及多路复用器40_11为相同的组。
控制信号Slct对解复用器30_1～30_11及多路复用器40_1～40_11的11组之中的任意的组进行指定，并且对指定出的组的解复用器中的输出端1～10的任意者的选择进行指定，对指定出的组的多路复用器中的输入端1～10的任意者的选择进行指定。
解复用器30_1～30_11在由控制信号Slct进行了指定的情况下，将供给至输入端In的基准信号Ein向由控制信号Slct指定的输出端1～10的任意者输出。此外，解复用器30_1～30_11在没有由控制信号Slct进行指定的情况下，不将基准信号Ein向输出端1～10的任意者输出。
多路复用器40_1～40_11在由控制信号Slct进行了指定的情况下，关于由控制信号Slct指定出的输入端1～10的任意者，将输出端Out输出至路径42。此外，多路复用器40_1～40_11在没有由控制信号Slct指定的情况下，将输出端Out从路径42切离。
此外，关于解复用器30_1～30_11及多路复用器40_1～40_11不区分组而通常进行说明的情况下，省略“_”及其之后的编号，简单标记为解复用器30及多路复用器40。
另外，某组的解复用器30的输出端1～10及多路复用器40的输入端1～10是一对一相对应的，因此有时汇总而标记为输入输出端1～10。
对解复用器30及多路复用器40的输入输出端1～10之中的输入输出端1～8分配8个第2基板电路60，对输入输出端9分配1个第1等效电路70，对输入输出端10分配1个第2等效电路80。即，相对于8个第2基板电路60，分配1组第1等效电路70及第2等效电路80。
8个第2基板电路60的输入端子T1与解复用器30中的输出端1～8一对一连接，第1等效电路70的输入端子T1与输出端9连接，第2等效电路80的输入端子T1与输出端10连接。同样地，8个第2基板电路60的输出端子T2与多路复用器40中的输入端1～8一对一连接，第1等效电路70的输出端子T2与输入端9连接，第2等效电路80的输出端子T2与输出端10连接。
整流平滑化电路90对输出至路径42的信号进行整流及平滑化，作为信号Edc而输出至信息处理装置100。
图6是表示信息处理装置100的结构的框图。信息处理装置100包含：控制装置102、存储装置104、音源装置106、输入输出(I/O)装置108及模拟数字转换器(ADC)110。
ADC 110将从整流平滑化电路90输出的模拟的信号Edc变换为数字的信号Edd。
输入输出装置108是用于输入输出信号的电路。具体地说，输入输出装置108将信号Edd作为输入，供给至控制装置102，并且输出来自控制装置102的控制信号Slct。
存储装置104是将各种数据、程序等非易失地存储的装置，例如由磁记录介质或者半导体记录介质等公知的记录介质构成。此外，也可以通过多种记录介质的组合而构成存储装置104。另外，也可以将在键盘乐器10能够装卸的移动型的记录介质，或者键盘乐器10能够通信的外部记录介质(例如在线储存器)利用为存储装置104。
控制装置102通过对信号Edd进行解析而求出各键12的位移量d，基于该位移量d将各键12的操作信息输出至音源装置106。在键12的操作信息中包含表示该键12的音高的信息、表示发音或者消音的信息、表示键12的按键速度的信息等。
音源装置106基于从控制装置102输出的操作信息而生成音响信号Au。具体地说，音源装置106在被供给表示音高的信息时，以与表示按键速度的信息相对应的音量而生成该音高的乐音的音响信号Au。另外，音源装置106在表示消音的信息与表示音高的信息一起被供给时，停止该音高的乐音的音响信号Au的生成。
此外，也可以是通过执行在存储装置104中存储的程序，控制装置102实现音源装置106的功能。
放音装置120根据需要与信息处理装置100连接。放音装置120对音响信号Au所表示的音响进行放音。例如扬声器或者耳机被利用为放音装置120。
如上所述，音响信号Au从音源装置106供给至放音装置120，由此与由利用者进行的演奏动作(各键12的按键或者放键)相对应的乐音从放音装置120进行放音。
另外，控制装置102通过控制信号Slct例如按照以下的顺序对解复用器30及多路复用器40的组进行指定，依次对该指定出的解复用器30及多路复用器40的输入输出端的选择进行指定。
具体地说，控制装置102按照第1组→第2组→第3组→、…、→第11组(→第1组)的顺序对解复用器30及多路复用器40的组进行选择，重复该选择的动作。
接下来，控制装置102关于选择出的组中的解复用器30的输入输出端，按照输入输出端1、2、3、…、10的顺序对选择进行指定。
对控制装置102的动作进行说明。
如上所述，在归一化所使用的电压电平E∞能够单纯地使用第1等效电路70而求出，但在本实施方式中，为了进一步提高精度而根据以下的电压电平E∞1、E∞2及E∞3求出。
在这里，距离Z无限大的状态是指，如果从第2基板电路60来看，与不存在第1基板电路50的状态同义。在该状态下，测定频率fm中的第2线圈601的增益成为0dB。
第1，求出工厂出厂状态下的第2基板电路60的电压电平E∞1。具体地说，关于某第2基板电路60，在向支撑部件14设置前的状态且不存在第1基板电路50的状态下，在(测定频率fm的)基准信号Ein供给至输入端子T1时，将从输出端子T2输出的检测信号Eout(Edd)的电平求出而作为工厂出厂状态下的该第2基板电路60的电压电平E∞1。
第2，例如在向键盘乐器10刚接通电源后的状态(初始状态)下，在基准信号Ein供给至第1等效电路70的输入端子T1时，将从该第1等效电路70的输出端子T2输出的检测信号Eout(Edd)的电平求出而作为初始状态下的电压电平E∞2。
第3，在键盘乐器10中，在(电源接通后的)演奏状态下，在基准信号Ein供给至第1等效电路70的输入端子T1时，将从该第1等效电路70的输出端子T2输出的检测信号Eout(Edd)的电平求出而作为初始状态下的电压电平E∞3。
而且，通过下式(2)而求出归一化处理所使用的电压电平E∞。
E∞＝E∞1+(E∞3－E∞2)…(2)
将通过式(2)求出的电压电平E∞用于归一化处理，由此不仅考虑通电时的电路特性的变动，还考虑了针对第2基板电路60的每个个体的波动。
此外，电压电平E∞1是第2基板电路60固有的值，电压电平E∞2及E∞3是通过在8个第2基板电路60中共用的第1等效电路70测定出的值。
其中，电压电平E∞1是在工厂出厂状态下针对每个第2基板电路60进行测定，与该第2基板电路60相关联而存储于存储装置104。电压电平E∞2是在初始状态下针对每个第1等效电路70进行测定，与该第1等效电路70相关联而存储于存储装置104。
在下面的流程图的动作中，作为前提，电压电平E∞1针对88个第2基板电路60分别存储于存储装置104，电压电平E∞2针对11个第1等效电路70分别存储于存储装置104。
图7是表示控制装置102的动作的流程图。
在该动作中，控制装置102依次指定解复用器30及多路复用器40的组，并且对指定出的组的输入输出端的选择进行依次指定。因此，控制装置102作为测定对象的初始值而通过控制信号Slct对第1组的解复用器30及多路复用器40进行指定，对该第1组的输入输出端1的选择进行指定(步骤S1)。
接下来，控制装置102对是否通过控制信号Slct指示出解复用器30及多路复用器40的输入输出端1～10之中的输入输出端1～8的选择进行判别(步骤S2)。
控制装置102如果通过控制信号Slct指示出输入输出端1～8的选择(如果步骤S2的判别结果为“Yes”)，则为了对通过该指示而选择出的第2基板电路60的检测信号Eout进行处理，执行位移量等输出处理(步骤S3)。此外，在位移量等输出处理中，求出与测定对象相对应的键12的位移量d，输出基于该位移量的操作信息。
另外，如果没有通过控制信号Slct指定输入输出端1～8的选择(如果步骤S3的判别结果为“No”)，则该指定是输入输出端9或10的选择的指定。因此，控制装置102首先对是否指定出输入输出端9的选择进行判别(步骤S4)。
控制装置102如果指定出输入输出端9的选择(如果步骤S4的判别结果为“Yes”)，则使基于通过该指定而选择出的第1等效电路70的检测信号Eout的电压电平E∞3与选择出的解复用器30及多路复用器40的组相关联而存储于存储装置104(步骤S5)。
另外，在步骤S4或S5后，控制装置102将通过控制信号Slct进行选择的输入输出端的编号以“1”递增，将测定对象设为下一个输入输出端(步骤S6)。
如果没有通过控制信号Slct指定输入输出端9的选择(如果步骤S4的判别结果为“No”)，则该指定是输入输出端10的选择的指定。因此，控制装置102使基于通过该指定而选择出的第2等效电路80的检测信号Eout的电压电平E0与该组相关联而存储于存储装置104(步骤S7)。
此外，控制装置102在步骤S7中，也可以将与某组相关联的电压电平E0和在过去存储的相同组的电压电平E0进行平均化，作为归一化所使用的电压电平E0进行存储。
在步骤S7后，控制装置102使测定对象的组转换为下一组，并且将在该组中选择的输入输出端的编号恢复为“1”(步骤S8)。
控制装置102在步骤S6或S8后，将处理顺序返回至步骤S2。此后，直至电源断开为止反复进行步骤S2～S8的动作。
如上所述，控制装置102关于88个键12而求出位移量d，输出基于该位移量的操作信息。
图8是表示与位移量等输出处理有关的详细动作的流程图。
控制装置102在上述步骤S3的位移量等输出处理中，首先执行归一化处理(步骤S31)。
详细地说，控制装置102从存储装置104读出与成为测定对象的解复用器30及多路复用器40的组及在该组对选择进行了指定的输入输出端相对应的第2基板电路60所关联的电压电平E∞1和该组所关联的电压电平E∞2、E∞3，按照式(2)对电压电平E∞进行计算。另外，控制装置102从存储装置104读出成为测定对象的组所关联的电压电平E0。而且，控制装置102使用计算出的电压电平E∞及读出的电压电平E0，将成为测定对象的组的电压－位移量特性进行归一化，求出特性N。
接下来，控制装置102求出归一化后的特性N的反函数(步骤S32)。
接下来，控制装置102与成为测定对象的第2基板电路60(键12)相关联而执行上述休止－底端校正(步骤S33)。详细地说，关于与测定对象的第2基板电路60相对应的键12，执行将起点校正为该键12的距离Zrst的地点，将终点校正为该键12的距离Zend的地点的处理。
如上所述，电压－位移量特性的归一化是通过在同一组的8键所共用的电压电平E∞及E0而执行，求出归一化后的特性N的反函数，但休止－底端校正针对每个键12而执行。
控制装置102与该第2基板电路60的键12相对应地对与测定对象的第2基板电路60相对应的电压电平En进行休止－底端校正，通过反函数而变换为距离Z，并且将该距离Z变换为位移量d，与该键12的音高相关联而存储(步骤S34)。
此外，与第2基板电路60相对应的电压电平En是对从该第2基板电路60的输出端子T2输出的检测信号Eout进行整流及平滑化而设为信号Edc，并且关于该信号Edc使用式(1)进行归一化后的电压电平。
控制装置102在变换而求出的键12的位移量d不为零的情况下，即在该键12被利用者操作的情况下，将前次存储的位移量d和本次存储的位移量d的差分除以采样时间，求出该键12的速度(步骤S35)。
此外，采样时间是关于相同的键12执行步骤S3的处理的时间的间隔。
控制装置102如果通过步骤S34求出的位移量d示出底端位置End，则就是表示发音定时，因此将通过步骤S35求出的键的速度与表示该键12的音高的信息一起输出。由此音源装置106以与该键速度相对应的音量而生成与该键12相对应的音高的音响信号Au。
此外，设为以键到达底端位置End为条件而进行发音的结构，但发音位置并不限定于此，也可以设为在键的行程中的期望的位置处进行发音的结构。
另外，控制装置102如果前次存储的位移量d不为零，本次存储的位移量d为休止位置Rst，则就是表示消音定时，因此将表示该消音的信息与表示该键12的音高的信息一起进行输出。由此音源装置106使与该键12的音高相对应的音响信号Au的生成结束。
在步骤S35后，控制装置102结束位移量等输出处理，将处理顺序返回至步骤S6。
接下来，说明对距离Z无限大的状态下的第2基板电路60的电路特性进行了模拟的第1等效电路70。距离Z无限大的状态是在从第2基板电路60观察时不存在第1基板电路50的状态，换言之，是第1线圈501及第2线圈601的耦合系数为“0”的状态。
如上所述，在本实施方式中，第2基板电路60中的共振频率fa设定为测定频率fm的1/(√2)倍的值，在该状态下，测定频率fm中的第2线圈601的增益成为0dB。因此，第1等效电路70如图9所示，能够在第2基板电路60中以将与第2线圈601相当的部分进行短路而得到的电路进行置换。
此外，在距离Z无限大的状态下，在测定频率fm下，从输入端子T1至输出端子T2为止的增益成为“1”。因此，第1等效电路70是将输入端子T1和输出端子T2直连的结构，具体地说，可以是将各组中的解复用器30的输出端9和多路复用器40的输入端9直连的结构。
接下来，说明对距离Z为零的状态下的第2基板电路60的电路特性进行了模拟的第2等效电路80。距离Z为零的状态是耦合系数为“1”的状态。无法将该状态物理地再现，因此第2等效电路80将在上述测定频率fm下耦合系数为“1”的状态的情况下的第2线圈601通过下述的顺序进行了置换。
如图10所示，第1线圈501中的电感成分设为L2，第1线圈501中的电阻成分设为Rs2。另外，将电容502的容量设为C1。在这里，将电阻成分Rs2置换为如图11所示并联的电阻Rp2。
此外，Rp2＝(ωL2)2/Rs2，ω是将测定频率fm乘以2π的角频率。另外，第2线圈601中的电感成分为L1，电阻成分为Rs1。
第1基板电路50的阻抗在从第2线圈601观察时可视作(L1/L2)。因此，如图12所示，与第2线圈601并联地对第1基板电路50的阻抗进行变换而附加。具体地说，在第2线圈601将电阻Rp2'和电容C1'并联地附加。
此外，Rp2'和C1'按照以下方式表示。
Rp2'＝(L1/L2)·Rp2
1/(ωC1')＝(L1/L2)·(1/(ωC1))
如图13所示，将第2线圈601的电阻成分Rs1置换为并联的电阻Rp1。此外，Rp1＝(ωL1)2/Rs1。
如果测定频率为共振频率，则电感L1及电容C1'的阻抗变得无限大。因此，关于电感L1及电容C1'，能够如图14的虚线所示那样设为不存在而进行处理。
但是，关于电感L1及电容C1'设为不存在而进行处理是在测定频率为共振频率时。在实际的基准信号Ein中叠加有直流电压。仅关于该直流成分而言等于不存在电感L1，因此在图14所示的电阻Rp1及Rp2'的并联电路中需要用于降低直流的阻抗的要素。为此的要素是图15所示的电感为L3的第3线圈611。
图14或图15的电阻Rp1及Rp2'汇总而以1个电阻Rp表示，图16将第3线圈611一并示出。另外，图17是表示如上所述将第1线圈501置换后的第2等效电路80的图。在第2等效电路80中，需要在共振频率下具有与电阻Rp即电阻Rp1、Rp2相对应的阻抗，以及在流过直流成分时的阻抗为零(或者接近零)。
针对测定频率fm，截止频率fc通过L3、Rp由下式确定。
fm＞＞fc＝1/(2πL3Rp)
换言之，针对测定频率fm，以满足上式的方式选定L3。
在用于降低直流的阻抗的第3线圈611需要大的电感。为此，例如通过将大电容的层叠芯片电感的多个进行串联连接等而实现第3线圈611。
此外，第1等效电路70模拟出耦合系数为“0”的状态的第2基板电路60的电路特性，第2等效电路80模拟出耦合系数为“1”的状态的第2基板电路60的电路特性。关于等效电路，也可以模拟耦合系数为“0”及“1”以外的状态的第2基板电路60的电路特性。
具体地说，在期望的耦合系数下通过模拟等对测定频率下的阻抗进行计算，成为将该阻抗由电阻表现的电路。例如，耦合系数为某值的状态的等效电路成为如图18所示那样，将与第3线圈611并联连接的电阻Rp置换为通过模拟等求出的电阻值的电阻Rpb。
对在以上例示出的各方式中附加的具体的变形方式进行例示。可以将从下面的例示中任意地选择出的2个以上的方式在不相互矛盾的范围适当地合并。
在上述的实施方式中，控制装置102对通过步骤S5求出的电压电平E∞3进行存储，通过步骤S31读出而使用于归一化处理，但也可以对在步骤S5中求出的电压电平E∞3的平均值(例如10次量)进行计算而使用于归一化处理。
另外，在上述的实施方式中，通过式(2)而求出归一化所使用的电压电平E∞，但也可以将在演奏状态下通过第1等效电路70求出的电压电平E∞用于归一化。
在上述的实施方式中，构成为相对于解复用器30及多路复用器40的1组，即，第1基板电路50及第2基板电路60的8组，共用第1等效电路70及第2等效电路80的1组，但例如也可以构成为相对于解复用器30及多路复用器40的多组，共用第1等效电路70及第2等效电路80的1组。根据该结构，能够减少第1等效电路70及第2等效电路80的组数。
另外，也可以构成为相对于第1基板电路50及第2基板电路60的1组，共用第1等效电路70及第2等效电路80的1组。根据该结构，由于不共用第1等效电路70及第2等效电路80，因此能够提高位移量d的检测精度。
在上述的实施方式中，例示出对键盘乐器10的键12的位移进行检测的结构，但对位移量进行检测的可动部件并不限定于键12。另外，关于键盘构造，也并不限定于上述例子的构造。在以下例示与上述的例子不同的可动部件的具体的方式。
图19是将位移量检测装置应用于键盘乐器10的打弦机构91的结构的示意图。打弦机构91是与各键的位移联动而对弦(省略图示)进行打击的击弦机构。具体地说，打弦机构91针对每个键具有能够通过转动而打弦的琴锤911和与键的位移联动而使琴锤911转动的传递机构912(例如联动器、升降器、震奏杆等)。
第1基板电路50设置于琴锤911(例如锤柄)。另外，第2基板电路60设置于支撑部件913。支撑部件913例如是对打弦机构91进行支撑的构造体。在如上所述的结构中，省略图示的信息处理装置100求出琴锤911的位移量。
此外，第1基板电路50也可以设置于打弦机构91中的除了琴锤911以外的可动部件。
图20是将位移量检测装置应用于键盘乐器10的踏板机构92的结构的示意图。踏板机构92具有由利用者通过脚进行操作的踏板921、对踏板921进行支撑的支撑部件922、以及向铅垂方向的上方对踏板921施力的弹性体923。
第1基板电路50设置于踏板921的底面。另外，第2基板电路60以与第1基板电路50相对的方式设置于支撑部件922。在如上所述的结构中，信息处理装置100对踏板921的位移进行检测。
此外，踏板机构92被利用的乐器并不限定于键盘乐器。例如在打击乐器等任意的乐器中也利用相同结构的踏板机构92。
如根据以上例示所理解那样，对位移量进行检测的对象作为与演奏动作相应地位移的可动部件而统括地表现。可动部件除了由利用者直接进行操作的键12或者踏板921等操作件以外，还包含与针对操作件的操作联动而位移的琴锤911等构造体。但是，本发明中的可动部件并不限定于与演奏动作相应地位移的部件。即，可动部件作为与使位移发生的契机无关地能够位移的部件而被统括地表现。
＜附记＞
根据上述的实施方式等，例如掌握下面的方式。
本发明的方式(第1方式)所涉及的位移量检测装置对与操作相对应的可动部件的位移量进行检测，该位移量检测装置具有：第1基板电路，其包含设置于所述可动部件的第1线圈；第2基板电路，其包含通过电流的供给而产生磁场的第2线圈，输出与和所述第1线圈相对的所述第2线圈的相对位置所对应的电平的检测信号；第1等效电路，其表示所述第1线圈及所述第2线圈的距离无限大的状态下的所述第2基板电路的等效电路；第2等效电路，其表示所述距离为零的状态下的所述第2基板电路的等效电路；以及信息处理装置，其基于在所述电流供给至所述第1等效电路时从该第1等效电路输出的第1输出信号和在所述电流供给至所述第2等效电路时从该第2等效电路输出的第2输出信号对所述检测信号进行校正，基于该校正后的检测信号对所述位移量进行计算。
根据该方式，能够基于与第1线圈和第2线圈的电磁耦合的程度相对应的检测信号的电平而取得可动部件的操作信息，因此不需要如灰度标这样的纤细的光学要素。因此，容易得到长期的可靠性。
另外，在该方式中，能够将从第1等效电路输出的第1输出信号设为在距离无限大的状态下从第2基板电路输出的检测信号，将从第2等效电路输出的第2输出信号设为在距离为零的状态下从第2基板电路输出的检测信号。因此，相对于第2基板电路，在进行相对移动的可动部件设置第1基板电路后，即使无法将第1线圈及第2线圈的距离为无限大及零的情况下的状态物理地作出，也能够关于第1线圈及第2线圈的距离和检测信号的电平的关系进行归一化。因此，能够将误差抑制得小而计算可动部件的位移量。
在第1方式的例子(第2方式)中，所述可动部件为多个，在所述多个可动部件各自设置有一个第1基板电路，与该一个第1基板电路相对应地设置有一个第2基板电路，所述信息处理装置分时地对所述多个可动部件的位移量进行计算。根据该方式，能够将误差抑制得小而计算多个可动部件的位移量。
在第2方式的例子(第3方式)中，包含：解复用器，其将所述电流分时地分配给2个以上的第2基板电路；以及多路复用器，其从由所述解复用器供给了电流的第2基板电路对检测信号进行汇集，输出至所述信息处理装置。根据该方式，能够通过解复用器向2个以上的第2基板电路分时地供给电流，将来自被供给电流的第2基板电路的检测信号由多路复用器进行汇集而供给至信息处理装置。
此外，在将汇集的检测信号向信息处理装置输出的情况下，还包含在中途路径存在对信号进行变换的转换器等。
在第3方式的例子(第4方式)中，所述解复用器及所述多路复用器为1组以上，所述第1等效电路及所述第2等效电路的1组是相对于所述解复用器及所述多路复用器的1组或者相对于所述解复用器及所述多路复用器的多组而设置。根据该方式，第1等效电路及第2等效电路的1组在第1基板电路及第2基板电路的多组中共用，因此与第1等效电路及第2等效电路的1组设置于第1基板电路及第2基板电路的1组的结构相比较，能够实现结构的简易化。
在第3或第4方式的例子(第5方式)中，包含整流平滑化电路，该整流平滑化电路对由所述多路复用器汇集的检测信号进行整流及平滑化，供给至所述信息处理装置。根据该方式，信息处理装置能够对直流化的检测信号进行处理。
第1方式所涉及的位移量检测装置也能够如第6方式那样，作为方法而进行掌握。
第7方式所涉及的操作件的操作信息输出装置具有：操作件；第1基板电路，其包含设置于所述可动部件的第1线圈；第2基板电路，其包含通过电流的供给而产生磁场的第2线圈，输出与和所述第1线圈相对的所述第2线圈的相对位置所对应的电平的检测信号；第1等效电路，其在所述第1线圈及所述第2线圈的距离为第1值的状态下表示所述第2基板电路的等效电路；以及信息处理装置，其至少基于在所述电流供给至所述第1等效电路时从该第1等效电路输出的第1输出信号对所述检测信号进行校正，基于该校正后的检测信号而输出所述操作件的操作信息。
根据该方式，与第1方式同样地，不需要如灰度标这样的纤细的光学要素，因此容易得到长期的可靠性。
在第7方式的例子(第8方式)中，还包含第2等效电路，该第2等效电路在所述距离为与所述第1值不同的第2值的状态下表示所述第2基板电路的等效电路，所述信息处理装置在所述第1输出信号的基础上，基于在将所述电流供给至所述第2等效电路时从该第2等效电路输出的第2输出信号对所述检测信号进行校正。
标号的说明
10…键盘乐器(操作件的操作信息输出装置)，12…键(操作件)，30…解复用器，40…多路复用器，50…第1基板电路，60…第2基板电路，70…第1等效电路，80…第2等效电路，90…整流平滑化电路，100…信息处理装置。

Claims (8)

1.一种位移量检测装置，其对与操作相对应的可动部件的位移量进行检测，
该位移量检测装置具有：
第1基板电路，其包含设置于所述可动部件的第1线圈；
第2基板电路，其包含通过电流的供给而产生磁场的第2线圈，输出与和所述第1线圈相对的所述第2线圈的相对位置所对应的电平的检测信号；
第1等效电路，其表示所述第1线圈及所述第2线圈的距离无限大的状态下的所述第2基板电路的等效电路；
第2等效电路，其表示所述距离为零的状态下的所述第2基板电路的等效电路；以及
信息处理装置，其基于在所述电流供给至所述第1等效电路时从该第1等效电路输出的第1输出信号和在所述电流供给至所述第2等效电路时从该第2等效电路输出的第2输出信号对所述检测信号进行校正，基于该校正后的检测信号对所述位移量进行计算。
2.根据权利要求1所述的位移量检测装置，其中，
所述可动部件为多个，
在所述多个可动部件各自设置有一个第1基板电路，
与该一个第1基板电路相对应地设置有一个第2基板电路，
所述信息处理装置分时地对所述多个可动部件的位移量进行计算。
3.根据权利要求2所述的位移量检测装置，其中，
包含：
解复用器，其将所述电流分时地分配给2个以上的第2基板电路；以及
多路复用器，其从由所述解复用器供给了电流的第2基板电路对检测信号进行汇集，输出至所述信息处理装置。
4.根据权利要求3所述的位移量检测装置，其中，
所述解复用器及所述多路复用器为1组以上，
所述第1等效电路及所述第2等效电路的1组是相对于所述解复用器及所述多路复用器的1组或者相对于所述解复用器及所述多路复用器的多组而设置。
5.根据权利要求3或4所述的位移量检测装置，其中，
包含整流平滑化电路，该整流平滑化电路对由所述多路复用器汇集的检测信号进行整流及平滑化，供给至所述信息处理装置。
6.一种位移量检测方法，其使用第1基板电路、第2基板电路、第1等效电路和第2等效电路对与操作相对应的可动部件的位移进行检测，
该第1基板电路包含设置于所述可动部件的第1线圈，
该第2基板电路包含通过电流的供给而产生磁场的第2线圈，输出与和所述第1线圈相对的所述第2线圈的相对位置所对应的电平的检测信号，
该第1等效电路表示所述第1线圈及所述第2线圈的距离无限大的状态下的所述第2基板电路的等效电路，
该第2等效电路表示所述距离为零的状态下的所述第2基板电路的等效电路，
该位移量检测方法包含下述步骤：
取得在所述电流供给至所述第1等效电路时从该第1等效电路输出的第1输出信号和在所述电流供给至所述第2等效电路时从该第2等效电路输出的第2输出信号；
基于所述第1输出信号和所述第2输出信号，对所述检测信号进行校正；以及
基于该校正后的检测信号对所述位移量进行计算。
7.一种操作件的操作信息输出装置，其具有：
操作件；
第1基板电路，其包含设置于所述可动部件的第1线圈；
第2基板电路，其包含通过电流的供给而产生磁场的第2线圈，输出与和所述第1线圈相对的所述第2线圈的相对位置所对应的电平的检测信号；
第1等效电路，其表示在所述第1线圈及所述第2线圈的距离为第1值的状态下所述第2基板电路的等效电路；以及
信息处理装置，其至少基于在所述电流供给至所述第1等效电路时从该第1等效电路输出的第1输出信号对所述检测信号进行校正，基于该校正后的检测信号而输出所述操作件的操作信息。
8.根据权利要求7所述的操作件的操作信息输出装置，其中，
还包含第2等效电路，该第2等效电路表示在所述距离为与所述第1值不同的第2值的状态下所述第2基板电路的等效电路，
所述信息处理装置在所述第1输出信号的基础上，基于在将所述电流供给至所述第2等效电路时从该第2等效电路输出的第2输出信号对所述检测信号进行校正。
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