JP7302739B2 - 変位センサーおよび電子楽器 - Google Patents
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Description
図1は、本開示のひとつの形態に係る変位センサーを適用した鍵盤楽器100の構成を例示するブロック図である。
鍵盤楽器100は、鍵盤10と検出システム15と情報処理装置30と放音装置40とを具備する電子楽器である。鍵盤10は、複数の白鍵と複数の黒鍵とを含む複数の鍵12で構成される。複数の鍵12の各々は、利用者による演奏動作に応じて変位する可動部材である。検出システム15は、鍵12の変位(位置)を検出する。情報処理装置30は、検出システム15による検出の結果に応じた音響信号Vを生成する。音響信号Vは、利用者が操作した鍵12に対応する音高の楽音を表す信号である。放音装置40は、音響信号Vが表す音響を放音する。例えばスピーカまたはヘッドホンが放音装置40として利用される。
制御装置31は、鍵盤楽器100の各要素を制御する単数または複数のプロセッサで構成される。例えば、制御装置31は、CPU(Central Processing Unit)、SPU(Sound Processing Unit)、DSP(Digital Signal Processor)、FPGA(Field Programmable Gate Array)、またはASIC(Application Specific Integrated Circuit)等の1種類以上のプロセッサで構成される。
信号生成部60は、入力端子T1と出力端子T2と第2コイル61と容量素子62と容量素子63と抵抗素子64とを含む。信号生成部60では、共振回路が第2コイル61と容量素子62と容量素子63と抵抗素子64とによって構成される。入力端子T1は抵抗素子64の一端に接続され、抵抗素子64の他端は容量素子62の一端および第2コイル61の一端に接続される。第2コイル61の他端は出力端子T2および容量素子63の一端に接続される。容量素子62の他端および容量素子63の他端は電圧ゼロの基準である電位Gndに接地される。
図5は、当該被検出部50の具体的な構成を示す平面図であって、被検出部50を信号生成部60側からみた図である。図6は、図5におけるA-a線の断面図である。
なお、図5において上下方向が複数の鍵12が配列する方向であり、左右方向が1個の鍵12における長手方向である。鍵12の設置面122に取り付けられる被検出部50における幅Bwは、1個の鍵12の幅Kw以下である。
第1部分521の渦巻き中心はビアC1であり、第2部分522の渦巻き中心はビアC2である。ビアC1およびビアC2は表面F1の配線パターン515によって導通する。
第1部分521および第2部分522の外形は長方形状である。図5においては、第1部分521および第2部分522の各々について、基板551の長辺方向における外形寸法COLと、基板551の短辺方向における外形寸法COWとが図示されている。外形寸法COWは、基板551の短辺方向における第1コイル51の寸法(サイズ)に相当する。第1部分521および第2部分522の各々の外形寸法COWは、短辺方向における基板551の寸法Bw以下である。基板551の長辺方向は、第1部分521および第2部分522の並び方向、すなわち鍵12の長手方向に一致する。また、基板551の短辺方向は、第1部分521および第2部分522の並び方向に直交する方向、すなわち鍵12の幅方向に一致する。
また、第1部分521の中心(ビアC1)と第2部分522の中心(ビアC2)との距離をL1とする。なお、距離L1は第1距離の一例である。
なお、本実施形態では、第1部分521および第2部分522を同一寸法、同一形状としたが、これに限定されるものではない。例えば、第1部分521および第2部分522の間で形状または寸法が相違してもよい。また、第1部分521と第2部分522との一方または双方の平面形状を、図5の縦方向が長手方向であり図5の横方向が短手方向である矩形状としてもよい。また、第1コイル51の平面形状は、第1部分521と第2部分522とを含む形状に限定されない。すなわち、第1コイル51は、ひとつの巻回部で構成されてもよい。
第3部分621の渦巻き中心はビアC11であり、第4部分622の渦巻き中心はビアC12である。ビアC11およびビアC12が表面F4の配線パターン612によって導通する。
なお、本実施形態では、第3部分621および第4部分622を同一寸法、同一形状としたが、これに限定されるものではない。例えば、第3部分621および第4部分622の間で寸法が相違してもよい。また、第3部分621および第4部分622を互いに異なる形状としてもよい。また、第2コイル61の平面形状は、第3部分621と第4部分622とを含む形状に限定されない。すなわち、第2コイル61は、ひとつの巻回部で構成されてもよい。
第3部分621および第4部分622の外形である正方形の一辺の方向は、鍵12の長手方向に一致し、当該一辺に直交する方向は、鍵12の幅方向に一致する。当該正方形の1辺の寸法(外形寸法)をB2とする。
また、第3部分621の中心(本実施形態ではビアC11)と第4部分622の中心(本実施形態ではビアC12)との距離をL2とする。なお、距離L2は第2距離の一例である。
被検出部50と信号生成部60の以上の構成において、第1部分521と第3部分621とが対向し、第2部分522と第4部分622とが対向する。そして、一例であるが、寸法関係として、COW=B2×70%、COL=B2となっている。
信号生成部60に対する基準信号Rの供給により、例えば図8においてビアC11を起点に反時計回りの電流が第3部分621に流れる場合、ビアC12に向かって時計回りの電流が第4部分622に流れる。このため、磁界は、第3部分621においては、図8の紙面手前方向および図10の上方向に発生し、第4部分622においては、図8の紙面奧方向および図10の下方向に発生する。
例えば、図10に示される方向の磁界が信号生成部60の第2コイル61によって発生した状態で、被検出部50の第1コイル51が第2コイル61に離れる方向に移動する場合、第1コイル51には、第2コイル61により生成される磁界と同方向の磁界が発生する。
このため、図5において、第1コイル51の第1部分521には電流が時計回りで流れ、第2部分522には電流が反時計回りで流れる。
また、図10に示される方向の磁界が信号生成部60の第2コイル61によって発生した状態で、被検出部50の第1コイル51が第2コイル61に接近する方向に移動する場合、第1コイル51には、第2コイル61により生成される磁界とは逆方向の磁界が発生する。
このため、図5において、第1コイル51の第1部分521には電流が反時計回りで流れ、第2部分522には電流が時計回りで流れる。
また、図10に示される方向の磁界が第2コイル61によって発生した状態で、第1コイル51が第2コイル61に近づく場合、および、図10に示される方向とは反対の方向の磁界が第2コイル61に発生した状態で、第1コイル51が第2コイル61から離れる場合には、第1コイル51の第1部分521には電流が時計回りで流れ、第2部分522には電流が反時計回りで流れる。
具体的には、図12において距離L1は図8に示すL2×120%であり、図13において距離L1はL2×80%である。なお、図12における外形寸法COLおよびCOWと、図13における外形寸法COLおよびCOWとは、図8に示す外形寸法B2×70%の長さである。この比較における信号生成部60は、図8の構成を用いている。
上述した実施形態のほかに、出力特性のリニアリティを向上させるための方策としては、第1に、信号生成部60における共振回路にダンピング抵抗として抵抗素子64を使用して共振回路のQ値(Quality Factor)を下げることが挙げられる。
図16は、図3の回路における抵抗素子64の抵抗値を段階的に変化させた場合における出力特性を示す図である。図16においては、抵抗素子64の抵抗値を、0、100、200、300、400および500Ωの6通りに変化させた各場合について出力特性が図示されている。
なお、被検出部50には、ダンピング抵抗としての抵抗素子は設置されない。これは、Q値を下げなくても、十分な検出特性が得られるからである。ただし、検出の安定性や装置の量産性のために、ダンピング抵抗としての抵抗素子を被検出部50に設置してもよい。
また、出力特性のリニアリティを向上させるための他の方策としては、入力端子T1に供給される基準信号Rの周波数を、被検出部50の共振周波数より最大2%までの間(すなわち当該共振周波数の98%から100%までの間)で低くする、より好ましくは被検出部50の共振周波数よりも約1%低くすることが挙げられる。
以上に例示した各態様に付加される具体的な変形の態様を以下に例示する。以下の例示から任意に選択された2以上の態様を、相互に矛盾しない範囲で適宜に併合してもよい。
図18は、鍵盤楽器100の打弦機構91に変位センサー20を適用した構成の模式図である。打弦機構91は、鍵盤10の各鍵12の変位に連動して弦(図示略)を打撃するアクション機構である。具体的には、打弦機構91は、回動により打弦可能なハンマー911と、鍵12の変位に連動してハンマー911を回動させる伝達機構912(例えばウィペン、ジャック、レペティションレバー等)とを、鍵12毎に具備する。
被検出部50がハンマー911(例えばハンマーシャンク)に設置される。また、信号生成部60は支持部材913に設置される。このような構成において、変位センサー20は、ハンマー911の変位を検出する。具体的には、支持部材913は、例えば打弦機構91を支持する構造体である。なお、被検出部50は、打弦機構91におけるハンマー911以外の可動部材に設置してもよい。
図19は、鍵盤楽器100のペダル機構92に変位センサー20を適用した構成の模式図である。ペダル機構92は、利用者が足で操作するペダル921と、ペダル921を支持する支持部材922と、鉛直方向の上方にペダル921を付勢する弾性体923とを具備する。
被検出部50がペダル921の底面に設置される。また、信号生成部60は、被検出部50に対向するように支持部材922に設置される。このような構成において、変位センサー20はペダル921の変位を検出する。
なお、ペダル機構92が利用される楽器は鍵盤楽器100に限定されない。例えば打楽器等の任意の楽器にも同様の構成のペダル機構92が利用される。
上述した実施形態等から、例えば以下のような態様が把握される。
この態様によれば、被検出部の第1コイルと対向する前記第2コイルとの相対位置の変化に応じて検出信号が変化する際のリニアリティが向上するので、可動部材の変位を高精度に反映した検出信号を生成することができる。このため、測距距離を伸ばすことができる。
この態様によれば、被検出部の第1コイルと対向する前記第2コイルとの相対位置の変化に応じて検出信号が変化する際のリニアリティが向上するので、可動部材の変位を高精度に反映した検出信号を生成することができる。また、第2コイルにより発生じた磁界の漏れが低減されるので、検出精度を高めることができる。
Claims (3)
- 操作に応じて変位する可動部材に設置され、第1コイルを含む被検出部と、
前記第1コイルに対向する第2コイルを含み、前記第1コイルと前記第2コイルとの相対位置に応じた検出信号を生成する信号生成部と、
を具備し、
前記第1コイルは、当該第1コイルに対する電流の供給により相互に逆向きの磁界が発生する第1部分および第2部分を有し、
前記第2コイルは、当該第2コイルに対する電流の供給により相互に逆向きの磁界が発生する第3部分および第4部分を有し、
前記第1部分の中心と前記第2部分の中心との第1距離は、前記第3部分の中心と前記第4部分の中心との第2距離を上回る
変位センサー。 - 前記第1距離は、前記第2距離の100%を上回り、かつ、140%以下である
請求項1に記載の変位センサー。 - 請求項1または請求項2に記載の変位センサーと、
前記検出信号のレベルに応じた音を表す音響信号を生成する音制御部と、
を具備する電子楽器。
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