JPH0511765A - Operation device - Google Patents
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- JPH0511765A JPH0511765A JP3188086A JP18808691A JPH0511765A JP H0511765 A JPH0511765 A JP H0511765A JP 3188086 A JP3188086 A JP 3188086A JP 18808691 A JP18808691 A JP 18808691A JP H0511765 A JPH0511765 A JP H0511765A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、鍵盤などの演奏操作
子または指により入力操作を行う入力操作子の操作感覚
を制御した操作装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an operating device for controlling the operational feeling of a performance operator such as a keyboard or an input operator performing an input operation with a finger.
【０００２】[0002]
【従来の技術】自然楽器のピアノの鍵盤は、鍵操作によ
ってハンマを駆動し、弦を叩いて表情豊かな楽音を発生
させる。鍵盤の各鍵の裏側にはかなり複雑な機構が備え
られている。これに対して電子鍵盤楽器の鍵盤は、楽音
を発生するための鍵スイッチを駆動すれば足りるので、
原理的にはハンマ等の機構的要素を駆動する必要はな
く、簡単な構成で作られている。また、ピアノのタッチ
感触に近付けるために簡易ハンマアクション機構を設け
た電子鍵盤楽器もある。2. Description of the Related Art In a keyboard of a natural musical instrument, a hammer is driven by a key operation to strike a string to generate a musical sound with rich expression. The back of each key on the keyboard is equipped with a rather complex mechanism. On the other hand, for the keyboard of the electronic keyboard instrument, it suffices to drive the key switch to generate the musical sound.
In principle, it is not necessary to drive a mechanical element such as a hammer, and the structure is simple. There is also an electronic keyboard instrument that is equipped with a simple hammer action mechanism to bring it closer to the touch feeling of a piano.
【０００３】いずれにしても電子楽器とピアノとは、鍵
盤の構造が大きく異なるため、電子楽器の鍵盤のタッチ
感触は通常ピアノの鍵盤のタッチ感触とはかなり異なっ
たものになってしまう。In any case, since the keyboard structure of the electronic musical instrument is greatly different from that of the piano, the touch feeling of the keyboard of the electronic musical instrument is quite different from the touch feeling of the keyboard of the normal piano.
【０００４】そこで、電子楽器の鍵盤のタッチ感触を自
然楽器の鍵盤のタッチ感触に近付けるため、たとえば特
開昭４９−２４１２１号のように、簡易アクション機構
を設けることなしに、鍵盤の鍵の速度を検出し鍵制動装
置によって鍵盤のタッチ感触を制御するような提案があ
る。Therefore, in order to bring the touch feeling of the keyboard of the electronic musical instrument close to the touch feeling of the keyboard of the natural musical instrument, the speed of the key of the keyboard can be reduced without providing a simple action mechanism as in Japanese Patent Laid-Open No. 49-24121. There is a proposal to detect the touch and control the touch feeling of the keyboard by the key braking device.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】ところが、自然楽器の
ピアノでは各鍵の音高に応じてタッチ感触が異なる。音
高に応じて弦の太さが異なり、ハンマやダンパ部材の大
きさおよび質量が異なるためである。一般に、低音側の
鍵の方が質量の大きいハンマやダンパ部材を動かして太
い弦を叩くため、重いタッチ感触となる。また、最高音
の鍵から幾つかの鍵まではダンパ部材がなく、タッチ感
触は軽くなっている。However, in the piano of a natural musical instrument, the touch feeling differs depending on the pitch of each key. This is because the thickness of the string differs depending on the pitch, and the size and mass of the hammer and damper member also differ. In general, a lower-pitched key has a heavier touch feeling because a hammer or a damper member having a larger mass is moved to strike a thick string. In addition, there is no damper member from the highest tone key to some keys, and the touch feeling is light.
【０００６】したがって、ダンパ部材がない鍵とダンパ
部材がある鍵との境界においては、タッチ感触が変わる
という特性を有する。このような自然楽器の演奏に習熟
した演奏者にとっては、電子楽器の鍵盤のタッチが軽
く、かつどの鍵も均一なタッチ感触特性を有すると違和
感を感じる場合もある。Therefore, the touch feeling changes at the boundary between the key without the damper member and the key with the damper member. A player who is familiar with playing such a natural musical instrument may find it uncomfortable if the keyboard of the electronic musical instrument is lightly touched and that all keys have a uniform touch feeling characteristic.
【０００７】一方、パーソナルコンピュータのキーや指
操作型の握持キーボード（釦スイッチ）のキーでは、ど
のキーがどの指で操作されるかがほぼ決まっている（た
とえば特開平２−１７３７９８号）。このような、２本
以上の指を用いて入力操作を行う操作子にあっては、各
指の力が均一でないため、各指ごとの適正なタッチ感触
を得ることが困難であり、その結果、演奏者の意思通り
に操作子を操作し得ないという場合がある。On the other hand, with respect to the keys of a personal computer or the keys of a finger-operated gripping keyboard (button switch), it is almost determined which key is operated by which finger (for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2-173798). In such an operator that performs an input operation using two or more fingers, it is difficult to obtain an appropriate touch feeling for each finger because the force of each finger is not uniform. However, there is a case that the operator cannot be operated according to the performer's intention.
【０００８】さらに、海中（底）作業、原子炉内作業、
遺伝子操作作業、あるいはマイクロチップ試作作業な
ど、人間がそのままでは入り込めないかまたは極めて入
りにくい環境で作業する場合に用いるマニピュレータに
おいては、高精度が要求されるため、各指のタッチ力に
適正なタッチ感触を付与した操作装置が望まれる。Furthermore, undersea (bottom) work, work inside the reactor,
Manipulators used when working in environments where humans cannot enter or are extremely difficult to enter, such as gene manipulation work or microchip prototype work, require high precision, and therefore are appropriate for the touch force of each finger. An operation device with a touch feeling is desired.
【０００９】この発明の目的は、鍵盤などの複数の演奏
操作子や指を用いる複数の入力操作子のタッチ感触を所
望のように制御し得る操作装置を提供することである。An object of the present invention is to provide an operating device capable of controlling the touch feeling of a plurality of performance operators such as a keyboard and a plurality of input operators using fingers as desired.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】この発明の操作装置は、
演奏操作を行うための複数の演奏操作子と、前記複数の
演奏操作子のそれぞれに直接的または間接的に結合さ
れ、前記複数の演奏操作子の各々に力を作用させるため
の複数の駆動手段と、前記複数の演奏操作子の少なくと
も一部の演奏操作子に対応する前記駆動手段を他の駆動
手段とは異なるように独立に駆動制御する制御手段とを
有する。The operating device of the present invention comprises:
A plurality of performance operators for performing a performance operation, and a plurality of driving means directly or indirectly coupled to each of the plurality of performance operators for applying a force to each of the plurality of performance operators. And a control means for independently controlling the drive of the drive means corresponding to at least a part of the performance operators of the plurality of performance operators so as to be different from other drive means.
【００１１】また、この発明の操作装置は、少なくとも
２本以上の指を用いて入力操作を行うための複数の入力
操作子と、前記複数の入力操作子のそれぞれに直接的ま
たは間接的に結合され、前記複数の入力操作子の各々に
力を作用させるための複数の駆動手段と、前記複数の入
力操作子の各々を操作する指の種類に応じた駆動力を発
生するように、その入力操作子に対応する前記駆動手段
を駆動制御する制御手段とを有する。Further, the operating device of the present invention is directly or indirectly coupled to a plurality of input operating elements for performing an input operation using at least two or more fingers and each of the plurality of input operating elements. A plurality of driving means for applying a force to each of the plurality of input operators, and the input so as to generate a driving force corresponding to the type of finger operating each of the plurality of input operators. And a control means for driving and controlling the drive means corresponding to the operator.
【００１２】[0012]
【作用】一般に、鍵盤などの複数の演奏操作子を有する
自然楽器では、各演奏操作子の操作により異なる音高の
音が発生される。異なる音高の音を発生させるため、各
演奏操作子の操作により駆動される機構的要素は演奏操
作子ごとに異なる。この発明では、複数ある演奏操作子
の少なくとも一部について、他の演奏操作子とは独立に
力を作用させることができる。In general, in a natural musical instrument having a plurality of performance operators such as a keyboard, a tone of different pitch is generated by the operation of each performance operator. The mechanical elements driven by the operation of each performance operator are different for each performance operator in order to generate sounds of different pitches. According to the present invention, a force can be applied to at least a part of the plurality of performance operators independently of the other performance operators.
【００１３】したがって、たとえば各演奏操作子ごと
に、その音高に応じた力を作用させるようにすれば、自
然楽器に近いタッチ感触を実現でき、全体として望まし
い演奏感覚を再現することができる。また、音高に限ら
ず、演奏操作子が音色などに基づいて分けられている場
合は、その音色などに応じたタッチ感触を実現すること
もできる。Therefore, for example, if a force corresponding to the pitch is applied to each performance operator, a touch feeling similar to that of a natural musical instrument can be realized, and a desired performance feeling can be reproduced as a whole. In addition to the pitch, when the performance operators are divided based on the timbre or the like, it is possible to realize a touch feeling according to the timbre or the like.
【００１４】さらに、少なくとも２本以上の指を用いて
入力操作を行うための複数の入力操作子を有する操作装
置では、通常、各入力操作子を操作する指は決まってい
る。この発明では、そのような操作装置において、指の
種類に応じて各入力操作子に独立に力を作用させてい
る。したがって、各入力操作子ごとに、対応する指に応
じたタッチ感触を実現でき、全体として望ましいタッチ
感覚を再現することができる。Further, in an operating device having a plurality of input operating elements for performing an input operation using at least two or more fingers, the finger operating each input operating element is usually fixed. According to the present invention, in such an operating device, a force is independently applied to each input operator according to the type of finger. Therefore, a touch feeling corresponding to the corresponding finger can be realized for each input operator, and a desired touch feeling can be reproduced as a whole.
【００１５】[0015]
【実施例】まず、鍵盤の鍵の動特性を検討する。今実際
の電子楽器の鍵盤の各鍵の動特性が、以下の式で与えら
れたとする。EXAMPLE First, the dynamic characteristics of the keys of the keyboard will be examined. It is assumed that the dynamic characteristic of each key of the keyboard of the actual electronic musical instrument is given by the following equation.
【００１６】
ｆ＝ｋp ｘ＋ｋv （ｄｘ／ｄｔ）＋ｍr （ｄ2 ｘ／ｄｔ2 ） …（１）
ここでｆは力、ｘは位置、ｄｘ／ｄｔは位置ｘの時間ｔ
に対する一次微分（すなわち速さ）、ｄ2 ｘ／ｄｔ2 は
位置ｘの時間ｔに対する二次微分（すなわち加速度）、
ｋp は位置ｘの項の係数、ｋv はｘの一次微分の項の係
数、ｍr はｘの二次微分の項の係数である。F = kp x + kv (dx / dt) + m r (d 2 x / dt 2 ) (1) where f is force, x is position, and dx / dt is time t at position x.
Second differentiation with respect to a primary differential (i.e. speed), d 2 x / dt 2 is the position x time t for (i.e. acceleration),
kp is the coefficient of the term at the position x, kv is the coefficient of the term of the first derivative of x, and mr is the coefficient of the term of the second derivative of x.
【００１７】すなわち、（１）式は、ばねと係合し、粘
性流体中を外力を受けて動く物体のニュートンの力学に
従う運動方程式と同様の運動方程式である。鍵盤の運動
が（１）式で近似できた場合、ｍr は鍵盤の鍵の質量、
ｋv は粘性に相当する係数、ｋp はばね定数に相当する
係数、ｆは外力に相当するものとなる。That is, the equation (1) is a motion equation similar to the motion equation according to Newtonian dynamics of an object that engages with a spring and receives an external force in a viscous fluid and moves. If the movement of the keyboard can be approximated by equation (1), mr is the mass of the keyboard key,
kv is a coefficient corresponding to viscosity, kp is a coefficient corresponding to a spring constant, and f is an external force.
【００１８】ところで、たとえば、自然楽器のピアノの
鍵盤の鍵の運動方程式が、以下の式で表わされたとす
る。By the way, for example, it is assumed that the equation of motion of a key of a keyboard of a natural musical instrument is expressed by the following equation.
【００１９】
Ｆ＝ｋpdｘ＋ｋvd（ｄｘ／ｄｔ）＋ｍd （ｄ2 ｘ／ｄｔ2 ） …（２）
ここで、Ｆは外力、ｘは（１）式同様位置、ｋpdはｘの
項の係数、ｋvdはｘの一次微分の項の係数、ｍd はｘの
二次微分の項の係数である。F = kpdx + kvd (dx / dt) + md (d 2 x / dt 2 ) (2) where F is an external force, x is the same position as in equation (1), kpd is a coefficient of the term x, and kvd is The coefficient of the term of the first derivative of x, md is the coefficient of the term of the second derivative of x.
【００２０】一般に、電子楽器の鍵の運動を記述する
（１）式における各項の係数ｋp 、ｋv 、ｍr は、自然
楽器のピアノ鍵の運動を記述する（２）式のｋpd、ｋv
d、ｍdとは異なる。したがって、両者は異なる係数から
なる運動方程式で記述されているため、電子楽器の鍵盤
のタッチはピアノの鍵盤のタッチとは異なるものとなっ
ている。Generally, the coefficients kp, kv and mr of each term in the equation (1) describing the key movement of an electronic musical instrument are kpd, kv of the equation (2) describing the movement of a piano key of a natural musical instrument.
Different from d and md. Therefore, the touch of the keyboard of the electronic musical instrument is different from the touch of the keyboard of the piano, because both are described by the equation of motion having different coefficients.
【００２１】ここで、タッチ感を調整するために電子楽
器の鍵盤の鍵にアクチュエータを設け、鍵に外力を働か
せることを考える。すなわち、各鍵には演奏者の演奏操
作による外力と、アクチュエータによる外力の２つが印
加されることになる。図１上段にこのようにアクチュエ
ータを備えた鍵の動作特性を示す。Here, it is considered that an actuator is provided on the key of the keyboard of the electronic musical instrument in order to adjust the touch feeling and an external force is applied to the key. That is, two keys are applied to each key, the external force by the player's performance operation and the external force by the actuator. The upper part of FIG. 1 shows the operating characteristics of a key provided with such an actuator.
【００２２】演奏者の演奏操作による外力を（２）式と
同様Ｆで表わし、アクチュエータの与える外力をｆu で
表わすこととする。鍵１は質量ｍr を有し、固定された
ベース４に対して、ばね係数ｋp を有するばね２と、粘
性係数ｋv を有するダンパ３によって結合され、外力と
してＦとｆuとを受ける。これらの外力の結果、鍵１の
位置ｘが変化する。The external force due to the performance operation of the player is represented by F as in the equation (2), and the external force given by the actuator is represented by fu. The key 1 has a mass mr and is connected to a fixed base 4 by a spring 2 having a spring coefficient kp and a damper 3 having a viscosity coefficient kv, and receives F and fu as external forces. As a result of these external forces, the position x of the key 1 changes.
【００２３】アクチュエータの与える外力ｆu を（１）
式に加えることによって、鍵１のタッチ感が（２）式で
表わされるピアノの鍵と同様のタッチ感となるように鍵
１の運動を調整することを考える。The external force fu given by the actuator is (1)
It is considered that the movement of the key 1 is adjusted so that the touch feeling of the key 1 becomes similar to the touch feeling of the piano key expressed by the expression (2) by adding it to the expression.
【００２４】すなわち、図１下段に示すように質量ｍd
を有する鍵６がばね係数ｋpdのばね７でベース４に結合
され、粘性係数ｋvdのダンパ８と結合され、力Ｆを受け
て鍵６の位置ｘを変化させる時と、鍵１が同じ運動をす
るように外力fuで補正する。That is, as shown in the lower part of FIG. 1, the mass md
The key 6 having a spring coefficient kpd is connected to the base 4 by a spring 7 and a damper 8 having a viscosity coefficient kvd, and when the force x changes the position x of the key 6, the key 1 performs the same movement. Correct with external force fu to do.
【００２５】図１上段に示す鍵１に外力Ｆとｆu とが印
加される場合の運動方程式を以下に表わす。The equation of motion when the external forces F and fu are applied to the key 1 shown in the upper part of FIG. 1 is shown below.
【００２６】
ｆu ＋Ｆ＝ｋp ｘ＋ｋv （ｄｘ／ｄｔ）＋ｍr （ｄ2 ｘ／ｄｔ2 ） …（３）
（３）式のＦに、（２）式のＦを代入し、変数ｘ、（ｄ
ｘ／ｄｔ）、（ｄ2 ｘ／ｄｔ2 ）で整理すれば、以下の
ようになる。Fu + F = kp x + kv (dx / dt) + m r (d 2 x / dt 2 ) ... (3) Substituting F of the equation (2) for F of the equation (3), the variables x, (d
x / dt) and (d 2 x / dt 2 ) are arranged as follows.
【００２７】
ｆu ＝（ｋp −ｋpd）ｘ＋（ｋv −ｋvd）（ｄｘ／ｄｔ）
＋（ｍr −ｍd ）( ｄ2 ｘ／ｄｔ2 ） …（４）
同様に、（３）式の（ｄ2 ｘ／ｄｔ2 ）の項を（２）式
を用いて消去すれば、以下のようになる。[0027] fu = (kp -kpd) x + (kv -kvd) (dx / dt) + (mr -md) (d 2 x / dt 2) ... (4) Similarly, (3) the (d 2 If the term x / dt 2 ) is deleted using the equation (2), the following is obtained.
【００２８】
ｆｕ＝｛ｋp −（ｍr ／ｍd ）ｋpd｝ｘ
＋｛ｋv −（ｍr ／ｍd ）ｋvd｝（ｄｘ／ｄｔ）
−｛１−（ｍr ／ｍd ）｝Ｆ …（５）
すなわち、（４）式または（５）式を満足する力ｆu を
アクチュエータによって与えれば、図１上段に示す鍵１
の動特性は、図１下段に示すような定数を備えた鍵の動
特性と同等となる。Fu = {kp− (mr / md) kpd} x + {kv− (mr / md) kvd} (dx / dt) − {1- (mr / md)} F (5) That is, (5) If a force fu that satisfies equation 4) or equation (5) is applied by the actuator, the key 1
The dynamic characteristic of is similar to the dynamic characteristic of a key having a constant as shown in the lower part of FIG.
【００２９】このようにして、電子楽器の鍵盤に、所望
のタッチ感を付与することが可能となる。In this way, it is possible to give a desired touch feeling to the keyboard of the electronic musical instrument.
【００３０】なお、以上の検討において用いた係数ｍr
、ｋv 、ｋp 、ｍd 、ｋvd、ｋpd等はそれぞれ定数と
は限らない。すなわち、鍵盤の鍵は質点ではなく、いろ
いろの機構を備えた剛体であるので、種々に変化する。The coefficient mr used in the above examination
, Kv, kp, md, kvd, kpd, etc. are not always constants. That is, since the keys of the keyboard are not mass points but rigid bodies having various mechanisms, they change in various ways.
【００３１】したがって、鍵盤の鍵の動特性を（１）
式、（２）式のように近似したとしても、それぞれの係
数はたとえば位置、速度、加速度等に依存して変化する
変数と考えるほうがより正確である。なお、（２）式に
おける係数ｍd 、ｋvd、ｋpdをターゲットインピーダン
スと呼び、それぞれを仮想質量、仮想ばね係数、仮想粘
性係数ともいう。Therefore, the dynamic characteristics of the keys of the keyboard are (1)
Even if the equations and (2) are approximated, it is more accurate to consider each coefficient as a variable that changes depending on, for example, position, velocity, acceleration, or the like. The coefficients md, kvd, and kpd in the equation (2) are called target impedances, and they are also called virtual mass, virtual spring coefficient, and virtual viscosity coefficient, respectively.
【００３２】たとえば、各鍵ごとに（２）式の係数ｍd
、ｋpd、ｋvdをｘ、（ｄｘ／ｄｔ）、（ｄ2 ｘ／ｄｔ
2 ）の任意の関数として設定して、電子楽器の鍵盤に、
所望のタッチ感を与えることができる。For example, for each key, the coefficient md of equation (2)
, Kpd and kvd are x, (dx / dt), (d 2 x / dt
2 ) Set it as an arbitrary function of the electronic musical instrument keyboard,
A desired touch feeling can be given.
【００３３】このような各種の制御、調整が可能な鍵盤
の実施例を図２に示す。図２において、鍵１は圧力セン
サ１１を備え、押鍵する力を検出する。９は鍵１の支点
を表す。鍵１の位置は、位置センサ１２で検出される。
位置センサ１２の検出した位置信号は微分回路１３にも
送られ、微分されて速度信号を発生する。速度信号は微
分回路１４にも送られて加速度信号を発生する。これら
の力、加速度、速度、位置を表す信号は、それぞれマル
チプレクサ群２７に供給されるとともに制御回路１７に
も供給される。FIG. 2 shows an embodiment of a keyboard capable of such various controls and adjustments. In FIG. 2, the key 1 is equipped with a pressure sensor 11 to detect a key pressing force. Reference numeral 9 represents a fulcrum of the key 1. The position of the key 1 is detected by the position sensor 12.
The position signal detected by the position sensor 12 is also sent to the differentiating circuit 13 and differentiated to generate a speed signal. The velocity signal is also sent to the differentiating circuit 14 to generate an acceleration signal. Signals representing these forces, accelerations, velocities, and positions are supplied to the multiplexer group 27 and the control circuit 17, respectively.
【００３４】マルチプレクサ群２７には、さらに他の鍵
における力、加速度、速度、位置を表す信号も入力され
る。マルチプレクサ群２７は、複数ある全鍵についての
力、加速度、速度、位置の４種の信号をそれぞれ時分割
多重化する４つのマルチプレクサである。時分割多重化
された４つの信号、すなわち力、加速度、速度、位置を
表す信号は、パラメータテーブルメモリ群１５に入力さ
れる。Signals representing forces, accelerations, velocities, and positions of other keys are also input to the multiplexer group 27. The multiplexer group 27 is four multiplexers that time-division multiplex four kinds of signals of force, acceleration, velocity, and position for all the plural keys. Four time-division multiplexed signals, that is, signals representing force, acceleration, velocity and position are input to the parameter table memory group 15.
【００３５】圧力センサ１１の出力信号は、表面接触検
出回路２４にも送られ、ここで鍵の表面に指が接触した
ことが検出される。接触検出信号はキースキャンおよび
マルチプレクサ２５に入力する。The output signal of the pressure sensor 11 is also sent to the surface contact detection circuit 24, where it is detected that the finger is in contact with the surface of the key. The contact detection signal is input to the key scan and multiplexer 25.
【００３６】他の鍵においても同様に、鍵の表面に指が
接触したことが検出され、接触検出信号はキースキャン
およびマルチプレクサ２５に入力する。キースキャンお
よびマルチプレクサ２５は、全鍵をスキャンニングして
指が接触している鍵を検出し、検出結果信号を時分割多
重化して出力する。この検出結果信号は、パラメータテ
ーブルメモリ群１５に入力されるとともに、キーアサイ
ナ２６に入力される。Similarly in other keys, it is detected that a finger touches the surface of the key, and the contact detection signal is input to the key scan and multiplexer 25. The key scan / multiplexer 25 scans all the keys, detects the keys touched by a finger, time-division-multiplexes the detection result signals, and outputs the signals. The detection result signal is input to the parameter table memory group 15 and the key assigner 26.
【００３７】キーアサイナ２６は、キースキャンおよび
マルチプレクサ２５からの検出結果信号に基づいて、指
が接触している鍵に対応する音高を示すノートコードを
やはり時分割多重化した信号で音源３０に出力する。The key assigner 26 outputs the note code indicating the pitch corresponding to the key touched by the finger to the sound source 30 as a time-division multiplexed signal based on the detection result signal from the key scan and multiplexer 25. To do.
【００３８】音源３０は、このノートコードおよび時分
割キーオン（ＫＯＮ）信号に基づいて楽音信号を生成す
る。音源３０はエンベロープジェネレータ（ＥＧ）も含
んでいる。音源３０からの楽音信号はアンプ３１とスピ
ーカ３２とからなるサウンドシステムに送られ、楽音が
発生される。キーオン信号ＫＯＮは、本実施例では各鍵
にキースイッチを設けてこのキースイッチのオンを検出
することにより発生させている。The sound source 30 produces a tone signal based on the note code and the time-division key-on (KON) signal. The sound source 30 also includes an envelope generator (EG). A musical tone signal from the sound source 30 is sent to a sound system including an amplifier 31 and a speaker 32 to generate a musical tone. In this embodiment, the key-on signal KON is generated by providing a key switch for each key and detecting that the key switch is on.
【００３９】なお、上記の位置センサ１２の出力から鍵
が所定位置以上に押下されたことを検出してキーオン信
号ＫＯＮを生成してもよい。また、位置を微分したキー
速度またはキー速度を微分した加速度が、所定値以上に
なったことを検出してキーオン信号ＫＯＮを生成しても
よい。The key-on signal KON may be generated by detecting from the output of the position sensor 12 that the key is pressed to a predetermined position or more. Alternatively, the key-on signal KON may be generated by detecting that the key velocity obtained by differentiating the position or the acceleration obtained by differentiating the key velocity is equal to or larger than a predetermined value.
【００４０】パラメータテーブルメモリ群１５には、各
鍵（すなわち各ノートコード）ごとに、加速度、速度お
よび位置に対応する（２）式の係数ｍｄ，ｋｐｄ，ｋｖ
ｄのテーブル（パラメータテーブル）が記憶されてい
る。また、パラメータテーブルメモリ群１５はノートコ
ードに応じてどのパラメータテーブルを選択するかを示
すキースケール情報を有する。The parameter table memory group 15 has coefficients md, kpd, kv of the equation (2) corresponding to acceleration, velocity and position for each key (that is, each note code).
The table of d (parameter table) is stored. The parameter table memory group 15 has key scale information indicating which parameter table is selected according to the note code.
【００４１】パラメータテーブルメモリ群１５において
は、まずキースキャンおよびマルチプレクサ２５からの
検出結果信号（ノートコード）に基づいてキースケール
情報が参照され、そのノートコード（音高）に応じたパ
ラメータテーブルが選択される。In the parameter table memory group 15, first, key scale information is referred to based on a detection result signal (note code) from the key scan and multiplexer 25, and a parameter table corresponding to the note code (pitch) is selected. To be done.
【００４２】そして、そのパラメータテーブルを参照し
て、マルチプレクサ群２７から入力した加速度、速度お
よび位置に対応する係数ｍｄ，ｋｐｄ，ｋｖｄが読出さ
れる。読出された係数ｍｄ，ｋｐｄ，ｋｖｄは、時分割
多重化してデマルチプレクサ２８に出力される。Then, with reference to the parameter table, the coefficients md, kpd and kvd corresponding to the acceleration, velocity and position input from the multiplexer group 27 are read out. The read coefficients md, kpd and kvd are time division multiplexed and output to the demultiplexer 28.
【００４３】パラメータテーブルメモリ群１５には、パ
ラメータ調節手段２１およびパラメータ入力手段２３が
接続されている。パラメータ調節手段２１は、登録され
ている運動方程式の係数を変化させるなどの調整を行
う。パラメータ入力手段２３は、新たにパラメータを入
力するための手段である。A parameter adjusting means 21 and a parameter input means 23 are connected to the parameter table memory group 15. The parameter adjusting means 21 performs adjustment such as changing the coefficient of the registered equation of motion. The parameter input unit 23 is a unit for newly inputting a parameter.
【００４４】デマルチプレクサ２８は、入力信号から各
鍵ごとの係数ｍｄ，ｋｐｄ，ｋｖｄを抽出する。これら
の係数ｍｄ，ｋｐｄ，ｋｖｄはラッチ２９を介して各鍵
ごとに設けられている制御回路１７に入力する。制御回
路１７は、これらの係数ｍｄ，ｋｐｄ，ｋｖｄおよび
力、加速度、速度、位置を表す信号に基づいて、（４）
式に示す演算を行い、アクチュエータの発生すべき力ｆ
ｕを得る。得られた力ｆｕに基づく制御信号がドライバ
回路１８に供給される。The demultiplexer 28 extracts the coefficients md, kpd, kvd for each key from the input signal. These coefficients md, kpd, kvd are input to the control circuit 17 provided for each key via the latch 29. The control circuit 17 determines (4) based on these coefficients md, kpd, kvd and signals representing force, acceleration, velocity, and position.
The force f to be generated by the actuator is calculated using the formula
get u. A control signal based on the obtained force fu is supplied to the driver circuit 18.
【００４５】ドライバ回路１８はアクチュエータが発揮
すべき力ｆｕに基づき、電磁アクチュエータ１９に電流
を供給し、所定の力ｆｕを発生させ、鍵１に作用させ
る。他の鍵においても同様の演算がなされ、その結果に
応じて各鍵ごとに独立に所定の力が作用される。The driver circuit 18 supplies a current to the electromagnetic actuator 19 on the basis of the force fu to be exerted by the actuator to generate a predetermined force fu and act on the key 1. Similar calculations are performed on the other keys, and a predetermined force is independently applied to each key according to the result.
【００４６】このようにして、各鍵ごとに独立に、
（１）式に示す動特性を有する鍵が（２）式に示す動特
性を有するかのようにタッチ感触が制御される。したが
って、たとえば電子鍵盤楽器において低音側の鍵ほど慣
性を高くすなわちタッチを重くするようにすれば、ピア
ノのような自然なタッチ感触を実現することができる。In this way, each key is independently
The touch feeling is controlled as if the key having the dynamic characteristic represented by the equation (1) has the dynamic characteristic represented by the equation (2). Therefore, for example, in an electronic keyboard instrument, if the lower-pitched key has a higher inertia, that is, a heavier touch, a natural touch feeling like a piano can be realized.
【００４７】なお、鍵盤のタッチ感触はパラメータテー
ブルメモリ群１５に記憶するパラメータを変更すること
により、種々の感触を実現できる。たとえば、鍵盤の鍵
を高音側と低音側の２つのグループに分け、高音側のグ
ループに属する鍵については軽いタッチを実現する第１
のパラメータテーブルを、低音側のグループに属する鍵
については重いタッチを実現する第２のパラメータテー
ブルを、用いるようにすれば、意識的に所定の鍵を境に
してタッチ感触を不連続にすることもできる。The touch feeling of the keyboard can be realized by changing the parameters stored in the parameter table memory group 15. For example, the keys of the keyboard are divided into two groups, a high-pitched side and a low-pitched side, and keys that belong to the high-pitched side group realize a light touch.
If the second parameter table that realizes a heavy touch for the keys belonging to the bass group is used as the parameter table of (1), the touch feeling is intentionally made discontinuous with a predetermined key as a boundary. You can also
【００４８】図２に示す実施例を構成する各部分を以下
に説明する。図３は、鍵盤の鍵、圧力センサ、位置セン
サ、アクチュエータの例を示す斜視図である。鍵盤１は
上部材１ａ、下部材１ｂを含み、その間に感圧ゴム圧力
センサ１１ａを挾んでいる。感圧ゴム圧力センサ１１ａ
からは、押圧力に応じた電圧信号が供給される。このセ
ンサにて表面接触を検出する。Each part constituting the embodiment shown in FIG. 2 will be described below. FIG. 3 is a perspective view showing an example of a keyboard key, a pressure sensor, a position sensor, and an actuator. The keyboard 1 includes an upper member 1a and a lower member 1b, and a pressure-sensitive rubber pressure sensor 11a is sandwiched between them. Pressure-sensitive rubber pressure sensor 11a
Is supplied with a voltage signal corresponding to the pressing force. This sensor detects surface contact.
【００４９】表面接触センサはこの構造に限らず、たと
えばプラスチック鍵の表面に金属メッキを施し、指接触
時の接地電圧により発振器からの出力をゲーティングお
よび平滑して接触出力を得る特願平２−２７０６９０号
第１４図参照のようなものでもよい。The surface contact sensor is not limited to this structure. For example, a metal key is applied to the surface of a plastic key, and the output from the oscillator is gated and smoothed by the ground voltage at the time of finger contact to obtain a contact output. No. 270690, see FIG.
【００５０】鍵１の上下運動は、透過型ホトセンサ１２
ａのグレイスケール４１を上下させる。グレイスケール
４１が上下すると、透過型ホトセンサ１２ａの発光源４
２から受光素子４３に伝わる光量が変化し、位置信号が
発生する。鍵１のタッチ感を制御する制御信号は、両方
向ソレノイド型アクチュエータ１９ａに印加され、両方
向ソレノイド型アチュエータが上または下に所望の力を
作用させ、鍵１を上から押圧する指に反力または引力を
与える。The vertical movement of the key 1 is caused by the transmission type photo sensor 12
The gray scale 41 of a is moved up and down. When the gray scale 41 moves up and down, the light emission source 4 of the transmissive photosensor 12a
The amount of light transmitted from 2 to the light receiving element 43 changes, and a position signal is generated. A control signal for controlling the touch feeling of the key 1 is applied to the bidirectional solenoid type actuator 19a, and the bidirectional solenoid type actuator exerts a desired force upward or downward, so that a reaction force or an attractive force is exerted on the finger pressing the key 1 from above. give.
【００５１】なお、両方向ソレノイド型アクチュエータ
としては、永久磁石と励磁コイルとを含み、励磁コイル
に２方向の電流を流すことによって、２方向に力を作用
させることのできるアクチュエータや、さらにばねやス
プリング等を備え、中央、両端の三位置で安定状態をと
ることのできるアクチュエータや、共通軸上に２つの鉄
心を有し、各鉄心の周囲に励磁コイルを備え、それぞれ
鉄心を駆動することのできる２方向性アクチュエータ
等、ないしはそれらの組み合わせ等を用いることができ
る。The bidirectional solenoid type actuator includes a permanent magnet and an exciting coil, and an actuator capable of exerting a force in two directions by passing a current in two directions through the exciting coil, and further a spring or a spring. And the like, which has a stable state at the three positions of the center and both ends, has two iron cores on a common axis, and has an exciting coil around each iron core, and each iron core can be driven. A bidirectional actuator or the like, or a combination thereof can be used.
【００５２】アクチュエータの作動部材４４と鍵１との
結合形態の例を図４に示す。鍵１は支点を中心に枢動運
動を行なう場合を考える。鍵１が円弧状に枢動する時、
アクチュエータの作動部材４４が直線運動を行なうとす
れば、結合部分に無理が発生する。そのため、図４に示
すような構造をとる。FIG. 4 shows an example of how the actuator actuating member 44 and the key 1 are connected. Consider the case where key 1 performs a pivotal movement around a fulcrum. When the key 1 pivots in an arc,
If the actuating member 44 of the actuator makes a linear motion, then there will be strain on the joint. Therefore, the structure shown in FIG. 4 is adopted.
【００５３】図４において、作動部材４４は、中間部材
４５に対して軸４６の周りに回動自在に取り付けられて
いる。さらに、この中間部材４５は鍵１に設けた溝４７
内を摺動自在に結合されている。このため、作動部材４
４が軸方向に変位すると、鍵１は円弧状に変位すること
ができる。In FIG. 4, the actuating member 44 is attached to the intermediate member 45 so as to be rotatable around a shaft 46. Further, the intermediate member 45 is provided with a groove 47 provided in the key 1.
It is slidably connected inside. Therefore, the operating member 4
When 4 is displaced in the axial direction, the key 1 can be displaced in an arc shape.
【００５４】なお、鍵１として、円弧上運動を行なうも
のの他、上下に平行移動する鍵を用いてもよい。この場
合には図４に示すような構造をあえてとる必要がなくな
る。The key 1 may be a key that moves in an arc, or a key that moves up and down in parallel. In this case, it is not necessary to take the structure shown in FIG.
【００５５】図３においては位置センサがグレイスケー
ルとそれを挾んだ光源、受光素子で構成される場合を示
したが、位置センサは他の形態でもよい。Although FIG. 3 shows the case where the position sensor is composed of a gray scale, a light source sandwiching the gray scale, and a light receiving element, the position sensor may have another form.
【００５６】図５に位置センサの他の例を示す。ＬＥＤ
等の光源４８とホトダイオード等の受光素子４９が開口
付遮光板５０を挾んで対向配置されており、光源４８か
ら発した光の内、開口付遮光板５０の開口５１を通った
光が受光素子４９に入射している。受光素子４９からの
信号は、アンプ５２によって増幅され、位置信号として
供給される。FIG. 5 shows another example of the position sensor. LED
A light source 48 such as a photodiode and a light receiving element 49 such as a photodiode are arranged so as to face each other across the light shielding plate 50 with an opening, and among the light emitted from the light source 48, the light passing through the opening 51 of the light shielding plate with an opening 50 is a light receiving element. It is incident on 49. The signal from the light receiving element 49 is amplified by the amplifier 52 and supplied as a position signal.
【００５７】位置センサのさらに他の例として、特願平
２−２７０６９０号第４図、第５図のようなゴム状膨出
部内に反射部と発光部および受光部からなるフォトイン
タラプタとで構成されるフォトセンサで構成してもよ
い。As still another example of the position sensor, it is constituted by a photo interrupter composed of a reflecting portion and a light emitting portion and a light receiving portion in a rubber-like bulging portion as shown in FIGS. 4 and 5 of Japanese Patent Application No. 2-270690. It may be configured by a photo sensor.
【００５８】なお、位置センサは光を用いたものに限ら
ず、どのようなものであってもかまわない。The position sensor is not limited to the one using light and may be any kind.
【００５９】図６に、図２のパラメータテーブルメモリ
群１５と制御回路１７等の回路の例を示す。FIG. 6 shows an example of circuits such as the parameter table memory group 15 and the control circuit 17 shown in FIG.
【００６０】センサ等から送られる位置信号、速度信
号、加速度信号、力信号は、アナログ／デジタル変換器
（ＡＤＣ）６１に送られ、デジタル信号となって、バス
６２に供給される。バス６２には、演算処理を行なうこ
とのできるＣＰＵ６３、演算プログラムを記憶するプロ
グラムＲＯＭ６４、データ等の情報を記録するデータＲ
ＯＭ６５、ワークレジスタ等の一時メモリを有するワー
クＲＡＭ６６等が接続され、プログラムＲＯＭ６４に記
憶されたプログラムに従って、演算処理を行なう。The position signal, velocity signal, acceleration signal, and force signal sent from the sensor or the like are sent to the analog / digital converter (ADC) 61, converted into digital signals, and supplied to the bus 62. The bus 62 has a CPU 63 capable of performing arithmetic processing, a program ROM 64 for storing arithmetic programs, and data R for recording information such as data.
An OM 65, a work RAM 66 having a temporary memory such as a work register, and the like are connected, and arithmetic processing is performed according to a program stored in the program ROM 64.
【００６１】また、バス６２にはパラメータテーブルメ
モリ６７およびキースケールＲＯＭ７０が接続されてい
る。ＣＰＵ６３は、キースキャンおよびマルチプレクサ
２５（図２）からの検出結果信号を入力し、どのキーに
表面接触があるかを判別する。ＣＰＵ６３は、そのキー
のノートコードに基づいてキースケールＲＯＭ７０をア
クセスし、キースケール情報を得る。A parameter table memory 67 and a key scale ROM 70 are connected to the bus 62. The CPU 63 inputs the detection result signal from the key scan and multiplexer 25 (FIG. 2), and determines which key has a surface contact. The CPU 63 accesses the key scale ROM 70 based on the note code of the key to obtain the key scale information.
【００６２】キースケール情報はノートコードに応じて
どのパラメータテーブルを選択するかを示す情報であ
る。このキースケール情報に基づいて、ＣＰＵ６３はパ
ラメータテーブルメモリ６７中のアクセスすべきパラメ
ータテーブルを選択する。そして、ＡＤＣ６１からの位
置信号、速度信号、および加速度信号に対応するパラメ
ータ（係数ｍｄ，ｋｐｄ，ｋｖｄ）を読出す。以上のよ
うにしてパラメータがバス６２に供給される。The key scale information is information indicating which parameter table is selected according to the note code. Based on this key scale information, the CPU 63 selects the parameter table in the parameter table memory 67 to be accessed. Then, the parameters (coefficients md, kpd, kvd) corresponding to the position signal, the velocity signal, and the acceleration signal from the ADC 61 are read. The parameters are supplied to the bus 62 as described above.
【００６３】また、バス６２にはデジタル／アナログ変
換器（ＤＡＣ）６８が接続され、バス６２から出力され
るデジタル信号をアナログ信号に変換して、ドライバ１
８に制御信号を供給する。この制御信号に従ってドライ
バ１８はアクチュエータ１９に所望の電流等を供給す
る。A digital / analog converter (DAC) 68 is connected to the bus 62, converts a digital signal output from the bus 62 into an analog signal, and drives the driver 1
8 to supply a control signal. The driver 18 supplies a desired current or the like to the actuator 19 in accordance with this control signal.
【００６４】なお、バス６２にはパラメータ入力調節装
置６９も接続され、パラメータテーブルメモリ６７に任
意のパラメータを入力したり、一旦入力したパラメータ
を調節することができる。A parameter input adjusting device 69 is also connected to the bus 62 so that an arbitrary parameter can be input to the parameter table memory 67 or a parameter once input can be adjusted.
【００６５】すなわち、図２に示す制御回路１７、ラッ
チ２９およびデマルチプレクサ２８は、図６において
は、ＡＤＣ６１、バス６２、ＣＰＵ６３、プログラムＲ
ＯＭ６４、データＲＯＭ６５、ワークＲＡＭ６６、ＤＡ
Ｃ６８から構成される。That is, the control circuit 17, the latch 29 and the demultiplexer 28 shown in FIG. 2 are the ADC 61, the bus 62, the CPU 63 and the program R in FIG.
OM64, data ROM65, work RAM66, DA
It is composed of C68.
【００６６】また、図２に示すパラメータテーブルメモ
リ群１５は、キースケールＲＯＭ７０およびパラメータ
テーブルメモリ６７から構成される。The parameter table memory group 15 shown in FIG. 2 comprises a key scale ROM 70 and a parameter table memory 67.
【００６７】パラメータテーブルメモリ１５に収納され
るパラメータの例を図７に示す。図７（Ａ）は、仮想質
量ｍd の位置ｘに対する変化の例を示す。図示の場合、
鍵盤の鍵の質量ｍd が押鍵の途中で減る状態を生じる。
つまり、鍵盤を押下げていくと、途中でカクッと抜ける
ような感じが生じる。これはピアノ等の鍵においては、
鍵の後側に設けられたカム的な機構によって抵抗が変化
することを再現するのに適している。FIG. 7 shows an example of parameters stored in the parameter table memory 15. FIG. 7A shows an example of changes in the virtual mass md with respect to the position x. In the case shown,
A condition occurs in which the mass md of the keys on the keyboard decreases during the key depression.
In other words, as you press down on the keyboard, you will feel a sudden pop-out. This is the key of the piano,
It is suitable for reproducing that the resistance changes due to a cam-like mechanism provided on the rear side of the key.
【００６８】図７（Ｂ）は、仮想ばね係数ｋpdの位置ｘ
に対する変化の例を示す。図示の場合、鍵を押込むに従
って、ばねが次第に弱くなるタッチ感を発生する。な
お、変位ｘに対して変化しないばね係数を有するように
すること等も当然できる。FIG. 7B shows the position x of the virtual spring coefficient kpd.
An example of changes to In the case of the drawing, as the key is pushed, a feeling of touch in which the spring gradually weakens is generated. It is of course possible to have a spring coefficient that does not change with respect to the displacement x.
【００６９】図７（Ｃ）は、変位の時間微分すなわち速
度に対して、粘性係数に相当する係数ｋvdが変化する例
を示す。図示の場合、鍵盤を弾く速さが遅い時は重量感
を有するが、速く弾くに従ってその抵抗感がなくなって
いくタッチ感が発生する。このように粘性係数に相当す
るｋvdを変化させることによって、弾きごたえがあって
かつ、速く弾き易い鍵盤が実現できる。FIG. 7C shows an example in which the coefficient kvd corresponding to the viscosity coefficient changes with respect to the time derivative of displacement, that is, the velocity. In the case shown in the figure, when the keyboard is played at a slow speed, it feels heavy, but as the keyboard is played faster, the feeling of resistance disappears. By changing kvd corresponding to the viscosity coefficient in this way, it is possible to realize a keyboard that is fast and easy to play.
【００７０】以上、ｍd 、ｋpd、ｋvdについて、それぞ
れ１つの変数に対して変化する例を示したが、実際には
２つ以上の変数に対して変化してもよく、それぞれが相
関連して変化してもよいので、非常にバリエーション豊
かな特性が実現可能である。The example in which md, kpd, and kvd change with respect to one variable has been shown above. However, in reality, it may change with respect to two or more variables, and they are related to each other. Since it may change, it is possible to realize a very wide variety of characteristics.
【００７１】図８（Ａ）〜（Ｄ）は、パラメータ調節装
置を示す。図８（Ａ）は、構成を示す。パラメータ調節
装置２１は、前面に操作パネルを有し、各パラメータを
調節するためのボリューム８１およびパラメータの変化
の態様（大きさ、勾配等）を指定するためのスイッチ８
２を備え、パラメータの変化を表示するための表示器８
３を有する。8A to 8D show a parameter adjusting device. FIG. 8A shows the structure. The parameter adjustment device 21 has an operation panel on the front surface, and has a volume 81 for adjusting each parameter and a switch 8 for designating a mode of change of the parameter (size, gradient, etc.).
A display 8 for displaying changes in parameters, which is equipped with
Have three.
【００７２】図８（Ｂ）は、パラメータ調節装置の回路
を示す。図８（Ａ）のボリューム８１で形成される可変
抵抗８４が各パラメータに対応して設けられ、出力を増
幅器８５に供給する。増幅器８５の出力はアナログ／デ
ジタル変換器（ＡＤＣ）８６に供給され、デジタル信号
として出力される。また、増幅器８５の出力はパラメー
タ表示器８３に送られ、表示される。FIG. 8B shows a circuit of the parameter adjusting device. A variable resistor 84 formed by the volume 81 in FIG. 8A is provided corresponding to each parameter and supplies the output to the amplifier 85. The output of the amplifier 85 is supplied to an analog / digital converter (ADC) 86 and is output as a digital signal. Further, the output of the amplifier 85 is sent to the parameter display 83 and displayed.
【００７３】図８（Ｃ）、（Ｄ）は、パラメータの調節
を示すグラフである。図８（Ｃ）は、パラメータの大き
さを調節する場合のモードを示す。横軸が力、位置等の
変数を表わし、縦軸がパラメータの大きさを示す。パラ
メータ調節装置のボリューム８１を調節することによ
り、パラメータの強度が上下に変化する。FIGS. 8C and 8D are graphs showing parameter adjustment. FIG. 8C shows a mode for adjusting the size of the parameter. The horizontal axis represents variables such as force and position, and the vertical axis represents the parameter size. By adjusting the volume 81 of the parameter adjusting device, the strength of the parameter changes up and down.
【００７４】図８（Ｄ）は、パラメータの変化の勾配を
調節するモードを示す。横軸、縦軸は図８（Ｃ）と同様
である。ボリューム８１を調節すると、パラメータの変
数に対する変化率が調節される。FIG. 8D shows a mode for adjusting the gradient of the change in the parameter. The horizontal axis and the vertical axis are the same as those in FIG. When the volume 81 is adjusted, the rate of change of the parameter with respect to the variable is adjusted.
【００７５】図９（Ａ）〜（Ｃ）はパラメータ入力装置
を示す。図９（Ａ）は構成を示す概略図である。パラメ
ータ入力装置２２は前面に操作パネルを有し、操作パネ
ルにはパラメータの種類を選択するスイッチ９１、変数
の種類を選択するスイッチ９２およびパラメータの大き
さを調節するための一連のボリューム９３、表示器９４
を有する。9A to 9C show a parameter input device. FIG. 9A is a schematic diagram showing the structure. The parameter input device 22 has an operation panel on the front surface, and on the operation panel, a switch 91 for selecting the type of parameter, a switch 92 for selecting the type of variable, and a series of volume 93 for adjusting the size of the parameter, a display. Bowl 94
Have.
【００７６】すなわち、パラメータ選択スイッチ９１で
パラメータの種類を選択し、どの変数に対してパラメー
タを変化させるかを変数スイッチ９２で選択し、どのよ
うに変化させるかを一連のボリューム９３で指定するこ
とにより、パラメータの変化の態様を入力する。That is, the type of parameter is selected by the parameter selection switch 91, the variable switch 92 is used to select for which variable the parameter is changed, and the series of volumes 93 is used to specify how the parameter is changed. Input the mode of parameter change.
【００７７】さらに、同様にして、パラメータ選択スイ
ッチ９１でキースケール情報を入力するモードに設定
し、パラメータをどのように変化させるかを一連のボリ
ューム９３で指定することにより、ノードコードに対す
るパラメータの変化の態様を入力する。パラメータの変
化の態様は表示器９４に表示される。Further, similarly, by setting the mode for inputting the key scale information with the parameter selection switch 91 and designating how to change the parameter with the series of volumes 93, the change of the parameter with respect to the node code is changed. Input the mode. The mode of change of the parameter is displayed on the display 94.
【００７８】図９（Ｂ）、（Ｃ）は、このように入力さ
れるパラメータの変化の態様の例を示す。図９（Ｂ）
は、各点で入力された値に従い、パラメータが折線グラ
フの如く変化する対応を示す。ただしこのような変化と
すると、各屈曲点でパラメータの変化（微分）が不連続
となるため、不自然な印象となりやすいが、逆にピアノ
高音域の不連続性を意識的に付与することもできる。こ
の点を変更したものが図９（Ｃ）に示すものである。FIGS. 9 (B) and 9 (C) show examples of changes in the parameters thus input. FIG. 9 (B)
Indicates the correspondence in which the parameter changes like a line graph according to the value input at each point. However, if such a change is made, the change (differentiation) of the parameter becomes discontinuous at each bending point, which tends to give an unnatural impression, but conversely, it is possible to intentionally add discontinuity in the high register of the piano. it can. A modification of this point is shown in FIG.
【００７９】図９（Ｃ）の態様においては、各入力値を
滑かな曲線で接続するように平滑化処理がなされてい
る。図９（Ｄ）はノードコードに対するパラメータの変
化の態様の一例を示す。In the mode of FIG. 9C, smoothing processing is performed so that the input values are connected by a smooth curve. FIG. 9D shows an example of how the parameters change with respect to the node code.
【００８０】図１０は、タッチ感制御のプログラムを示
すフローチャートである。このフローチャートは鍵盤の
タッチ感制御処理部分を示し、通常の鍵盤の鍵操作処理
フローチャートと並行に実行される。FIG. 10 is a flow chart showing a program for touch feeling control. This flowchart shows the touch feeling control processing portion of the keyboard, and is executed in parallel with the normal key operation processing flowchart of the keyboard.
【００８１】まず処理がスタートすると、ステップＳ１
において、センサ情報を取得する。このセンサ情報取得
ステップはタイマインタラプトに基づいて行なってもよ
いし、別個のＣＰＵを設け、独立のクロック信号に基づ
いて行なってもよい。First, when the process starts, step S1
In, the sensor information is acquired. This sensor information acquisition step may be performed based on a timer interrupt, or may be performed based on an independent clock signal by providing a separate CPU.
【００８２】センサ情報を取得した後、ステップＳ２に
おいてパラメータテーブルメモリからパラメータを読み
出す。パラメータの読出しは、上述したようにノードコ
ードに応じたパラメータテーブルがまず選択され、その
パラメータテーブルから各パラメータが読出される。After acquiring the sensor information, the parameters are read from the parameter table memory in step S2. In reading the parameters, as described above, the parameter table corresponding to the node code is first selected, and each parameter is read from the parameter table.
【００８３】さらにステップＳ３においてパラメータ調
節装置で調節値が入力されている時は、その調節値を読
み出す。パラメータの値を調節する場合は、次のステッ
プＳ４において、パラメータテーブルの値をパラメータ
調節値に基づいて変換する。つづいてステップＳ５にお
いてその他データを読み出す。Further, when the adjustment value is input by the parameter adjusting device in step S3, the adjustment value is read. When adjusting the parameter value, in the next step S4, the value in the parameter table is converted based on the parameter adjustment value. Subsequently, other data is read in step S5.
【００８４】この状態で、センサから得た力、位置、速
度、加速度等の変数情報と、パラメータテーブル等から
得たパラメータが準備される。これらの変数およびパラ
メータに基づき、予め設定した運動方程式の演算を行な
って求める力ｆu を求める。In this state, variable information such as force, position, velocity and acceleration obtained from the sensor and parameters obtained from the parameter table etc. are prepared. Based on these variables and parameters, the force fu to be obtained is calculated by performing the calculation of a preset equation of motion.
【００８５】ステップＳ６がこの指令値ｆu を計算する
ステップを示す。ステップＳ７で得られた指令値ｆu を
ＤＡＣに出力し、アナログ信号に変換する。このアナロ
グ信号が、図２に示すドライバ回路１８に送られ、アク
チュエータ１９を作動させることにより、鍵に所望の力
が作用し、所望のタッチ感が得られる。Step S6 shows the step of calculating this command value fu. The command value fu obtained in step S7 is output to the DAC and converted into an analog signal. This analog signal is sent to the driver circuit 18 shown in FIG. 2, and the actuator 19 is actuated, whereby a desired force acts on the key, and a desired touch feeling is obtained.
【００８６】なお、上述の実施例においては、制御回路
をソフトウェアで構成する場合を説明したが、専用のハ
ードウェアで構成してもよい。この場合は、変数データ
からメモリ番地を指定する手段を設置する。In the above embodiment, the case where the control circuit is configured by software has been described, but it may be configured by dedicated hardware. In this case, a means for designating the memory address from the variable data is installed.
【００８７】位置信号を微分して速度、加速度を得る代
わりに、位置センサの他、速度センサ、加速度センサを
独立に設けることもできる。Instead of differentiating the position signal to obtain the speed and acceleration, a speed sensor and an acceleration sensor may be provided independently in addition to the position sensor.
【００８８】ターゲットインピーダンスのパラメータは
メモリ格納式の他、演算式で求めることもできる。たと
えば、
ｎd ＝Ｍ1 （０＜ｘ＜ｘ１）
Ｍ2 （ｘ１＜ｘ）
ｋpd＝Ｋ1 ／（ｘ＋ａ）（０＜ａ）
ｋvd＝Ｋ2
等のように、パラメータを式によって定義することがで
きる。The parameter of the target impedance can be obtained by an arithmetic expression in addition to the memory storage expression. For example, the parameters can be defined by an equation such as nd = M 1 (0 <x <x1) M 2 (x1 <x) kpd = K 1 / (x + a) (0 <a) kvd = K 2. it can.
【００８９】また、上述の実施例においては運動方程式
として、質点の運動方程式に相当するものを用いたが、
より一般的な運動方程式を用いてもよい。In the above embodiment, the equation of motion corresponding to the equation of motion of the mass point is used.
A more general equation of motion may be used.
【００９０】たとえば、変数の組み合わせとして位置と
加速度の積に比例する項、速度の二乗に比例する項等の
項を設けそれぞれに係数を設定してもよい。また、現実
には存在しない運動方程式を設定することにより、より
独創的な楽音を発生することもできる。For example, as a combination of variables, terms such as a term proportional to the product of position and acceleration and a term proportional to the square of velocity may be provided and the coefficient may be set for each term. Further, it is possible to generate a more original musical sound by setting a motion equation that does not actually exist.
【００９１】また、上述の実施例においては、ばね係数
が変位ゼロから変位量の変化に従って変化する場合を説
明したが、一定のオフセットを有するばねを用いてもよ
い。すなわち、ばねによる力をｋpd（ｘ＋ａ）のように
設定してもよい。Further, in the above embodiment, the case where the spring coefficient changes from zero displacement according to the change in the displacement amount has been described, but a spring having a constant offset may be used. That is, the force of the spring may be set as kpd (x + a).
【００９２】アクチュエータとしては、ソレノイドの他
リニアモータ等を用いることもできる。また、低回転高
トルクのダイレクトドライブモータが得られれば、鍵盤
の支点部にこのようなダイレクトドライブモータを用い
ることもできる。As the actuator, a linear motor or the like can be used in addition to the solenoid. Further, if a low-rotation, high-torque direct drive motor can be obtained, such a direct drive motor can be used for the fulcrum portion of the keyboard.
【００９３】また、重力による力の項を運動方程式に加
え、より現実に近い運動方程式に基づいて制御すること
もできる。It is also possible to add the term of force due to gravity to the equation of motion and control based on a more realistic equation of motion.
【００９４】パラメータ入力調節手段も前述のものに限
らない。たとえばディスプレイ、キーボード、マウスを
備えたパソコンで構成してもよい。The parameter input adjusting means is not limited to the one described above. For example, it may be composed of a personal computer equipped with a display, a keyboard and a mouse.
【００９５】なお、本発明は電子鍵盤楽器に限らず、種
々の操作装置に適用できる。図１１（Ａ）は、本発明の
適用対象である電子機器の右手用操作装置１Ｒ（以下、
グリップという）を示す。The present invention is not limited to electronic keyboard instruments, but can be applied to various operating devices. FIG. 11A shows a right-hand operating device 1R for an electronic device to which the present invention is applied (hereinafter,
(Grip).
【００９６】この図において、Ｃは六角柱状のケースで
あり、側面がＨ１面、Ｈ２面、Ｈ３面とこれらの面と対
称に設けられたＨ４面、Ｈ５面、Ｈ６面とから構成さ
れ、上面がＨ７面および下面がＨ８面となっている。そ
して、右手の掌でＨ３面を、親指でＨ７面を、親指を除
く４本の指でＨ１面、Ｈ４面を押さえ得るように、すな
わち右手で把持し得るようになっている。In this figure, C is a hexagonal columnar case, the side surfaces of which are composed of the H1, H2, and H3 surfaces and the H4, H5, and H6 surfaces provided symmetrically to these surfaces, and the upper surface. Is the H7 surface and the lower surface is the H8 surface. The right hand palm can press the H3 surface, the thumb can press the H7 surface, and the four fingers excluding the thumb can press the H1 surface and the H4 surface, that is, the right hand can grip.
【００９７】また、ケースＣのＨ２面とＨ３面の交差部
の各端部には、取り付け部材３Ｒ，３Ｒが設けられてお
り、この取り付け部材３Ｒ，３Ｒに長さ調整可能ベルト
５Ｒが取り付け金具７Ｒ，７Ｒを介して取り付けられて
いる。これにより、右手をグリップ１Ｒに固定すること
ができる。Further, mounting members 3R and 3R are provided at each end of the intersection of the H2 surface and the H3 surface of the case C, and the length adjustable belt 5R is mounted on the mounting members 3R and 3R. It is attached via 7R and 7R. This allows the right hand to be fixed to the grip 1R.
【００９８】また、ケースＣのＨ１面、Ｈ４面には、各
々４個の押しボタンスイッチ、すなわち合計８個の押し
ボタンスイッチＳＲ１〜ＳＲ８が取り付けられている。
この場合、押しボタンスイッチＳＲ１〜ＳＲ８は、グリ
ップ１Ｒを右手で握った場合に、親指を除く４本の指で
容易に押せる位置に各々配置されている。Further, on the H1 surface and the H4 surface of the case C, four push button switches, that is, eight push button switches SR1 to SR8 in total are attached.
In this case, the push button switches SR1 to SR8 are arranged at positions where they can be easily pressed by four fingers except the thumb when the grip 1R is gripped by the right hand.
【００９９】すなわち、押しボタンスイッチＳＲ１，Ｓ
Ｒ２は人差し指で押せる位置に、押しボタンスイッチＳ
Ｒ３，ＳＲ４は中指で押せる位置に、押しボタンスイッ
チＳＲ５，ＳＲ６は薬指で押せる位置に、押しボタンス
イッチＳＲ７，ＳＲ８は小指で押せる位置に、各々横方
向に並べて配置されている。このような操作装置１Ｒ
は、各種のマニピュレータに用いることもできるし、電
子楽器の入力装置としても用いることもできる。That is, the push button switches SR1 and S
R2 is a push button switch S in the position where it can be pressed with the index finger.
The R3 and SR4 are arranged side by side in a lateral direction, the push button switches SR5 and SR6 are arranged in a lateral position, and the push button switches SR7 and SR8 are arranged in a lateral direction. Such an operating device 1R
Can be used for various manipulators or as an input device of an electronic musical instrument.
【０１００】この操作装置１Ｒは、また不図示の駆動装
置を備え、押しボタンスイッチＳＲ１〜ＳＲ８のそれぞ
れに独立に力を作用させることができる。また、上記の
第１の実施例と同様に駆動装置の制御装置をも有する。The operating device 1R is also provided with a drive device (not shown), and a force can be independently applied to each of the push button switches SR1 to SR8. Further, it also has a control device for the drive device as in the first embodiment.
【０１０１】図１１（Ｂ）は、図１１（Ａ）の操作装置
１Ｒにおけるキースケールに対するパラメータの変化の
態様の一例を示す。横軸の「１」〜「８」の数字はそれ
ぞれ押しボタンスイッチＳＲ１〜ＳＲ８に対応してい
る。「０」は親指で押す不図示のスイッチＳＲ０に対応
している。図１１（Ｂ）のように、力の強い親指ではパ
ラメータの値を大きく、力の弱い小指では小さくするよ
うにしている。FIG. 11B shows an example of how the parameters change with respect to the key scale in the operating device 1R of FIG. 11A. The numbers "1" to "8" on the horizontal axis correspond to the push button switches SR1 to SR8, respectively. "0" corresponds to a switch SR0 (not shown) that is pressed by the thumb. As shown in FIG. 11B, the parameter value is set large for a strong thumb and small for a weak little finger.
【０１０２】このようにパラメータを設定することによ
り、たとえば小指で操作する押しボタンは弱い力で押下
でき、各指ごとに適正なタッチ感触を得ることができ
る。By setting the parameters in this way, for example, the push button operated by the little finger can be pressed with a weak force, and an appropriate touch feeling can be obtained for each finger.
【０１０３】図１２は、本発明の別の適用対称であるコ
ンピュータのキーボードＣＯＮを示す。キーボードＣＯ
Ｎは、多く用いられているＱＷＥＲＴＹ配列のキーボー
ドである。この配列においては、左側ＣＯＮＡの「ＥＳ
Ｃ，ＴＡＢ，ＣＴＲＬ，ＣＡＰＳ，ＳＨＩＦＴ，１，
Ｑ，Ａ，Ｚ，カナ」の各キー、および右側ＣＯＮＢの
「−，ヘ，￥，ＢＳ，Ｐ，＠，［，改
行，；，：，］，．，／，ロ，ＳＨＩＦＴ，ＸＦＥＲ」
の各キーは、それぞれ右手および左手の小指で押下され
る。FIG. 12 shows a computer keyboard CON which is another application of the present invention. Keyboard co
N is a keyboard of the QWERTY layout which is often used. In this sequence, "ES" on the left side CONA
C, TAB, CTRL, CAPS, SHIFT, 1,
"Q, A, Z, Kana" keys, and right side CONB "-, F, \, BS, P, @, [, line feed,;,:,],., /, B, SHIFT, XFER"
Each key is pressed by the little finger of the right hand and the left hand respectively.
【０１０４】したがって、上述の実施例と同様にして小
指キーのみタッチを弱くすれば、全体として適正なタッ
チ感触を得ることができる。さらに、他の指に割り当て
られたキーについてもタッチ調整を行ってもよい。Therefore, if the touch of only the little finger key is weakened in the same manner as in the above-described embodiment, an appropriate touch feeling can be obtained as a whole. Furthermore, touch adjustment may be performed on keys assigned to other fingers.
【０１０５】以上実施例に沿って本発明を説明したが、
本発明はこれらに制限されるものではない。たとえば、
種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者
に自明であろう。The present invention has been described above with reference to the embodiments.
The present invention is not limited to these. For example,
It will be apparent to those skilled in the art that various changes, improvements, combinations and the like can be made.
【０１０６】[0106]
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、複数の演奏操作子の各々に力を作用させるための複
数の駆動手段をそれぞれ独立に駆動制御するようにして
いるので、例えば弾きやすい音域（中央）と弾きにくい
音域（端）とでタッチの感触を異ならせたり、ピアノの
ように音高の低い鍵のタッチを重く高い鍵のタッチを軽
くするなど、タッチ感触を所望のように制御することが
できる。As described above, according to the present invention, a plurality of driving means for applying a force to each of a plurality of performance operators are independently driven and controlled. The touch feeling is different, such as different touch feelings for the easy range (center) and harder range (edges), or for the keys with low pitch and heavy keys to lighten the keys of high pitch like a piano. Can be controlled.
【０１０７】また、パーソナルコンピュータのキーや指
操作型の握持キーボードなどのどのキーがどの指で操作
されるかがほぼ決まっている操作装置において、各指ご
との適正なタッチ感触を得ることができる。Further, in an operating device in which it is almost determined which key is operated with which finger such as a key of a personal computer or a finger-operated gripping keyboard, it is possible to obtain an appropriate touch feeling for each finger. it can.
【図１】 本発明の実施例による鍵動作特性の制御を示
す概念図である。FIG. 1 is a conceptual diagram showing control of a key operation characteristic according to an embodiment of the present invention.
【図２】 本発明の実施例による電子楽器のタッチ感触
制御回路を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing a touch feeling control circuit of an electronic musical instrument according to an embodiment of the present invention.
【図３】 鍵とその周辺の構造例を示す斜視図である。FIG. 3 is a perspective view showing a structural example of a key and its surroundings.
【図４】 アクチュエータと鍵の結合状態を示す側面図
である。FIG. 4 is a side view showing a coupled state of the actuator and the key.
【図５】 位置センサの例を示す概略斜視図である。FIG. 5 is a schematic perspective view showing an example of a position sensor.
【図６】 制御回路とパラメータテーブルを示すブロッ
ク図である。FIG. 6 is a block diagram showing a control circuit and a parameter table.
【図７】 パラメータの変化の例を示すグラフである。FIG. 7 is a graph showing an example of changes in parameters.
【図８】 パラメータ調節装置を示す斜視図、ブロック
図、およびパラメータの調節の態様を示すグラフであ
る。FIG. 8 is a perspective view showing a parameter adjustment device, a block diagram, and a graph showing an aspect of parameter adjustment.
【図９】 パラメータ入力装置を示す前面図、およびパ
ラメータの入力態様を示すグラフである。FIG. 9 is a front view showing a parameter input device and a graph showing a parameter input mode.
【図１０】 電子楽器におけるタッチ感触制御のフロー
チャートである。FIG. 10 is a flowchart of touch feeling control in the electronic musical instrument.
【図１１】 本発明の他の実施例の操作装置およびパラ
メータの入力態様を示すグラフである。FIG. 11 is a graph showing an operating device and a parameter input mode according to another embodiment of the present invention.
【図１２】 本発明のさらに他の実施例の操作装置であ
るキーボードである。FIG. 12 is a keyboard which is an operating device according to still another embodiment of the present invention.
１、６…鍵、２，７…ばね、３，８…ダンパ、９…支
点、ｘ…位置、ｍ…質量、ｋ…係数、１１…圧力セン
サ、１２…位置センサ、１３，１４…微分回路、１５…
パラメータテーブルメモリ群、１７…制御回路、１８…
ドライバ、１９…アクチュエータ、２１…パラメータ調
節手段、２２…パラメータ制御手段、２３…パラメータ
入力手段、２４…表面接触検出回路、２５…キースキャ
ンおよびマルチプレクサ、２６…キーアサイナ、２７…
マルチプレクサ、２８…デマルチプレクサ、２９…ラッ
チ、３０…音源。1, 6 ... Key, 2, 7 ... Spring, 3, 8 ... Damper, 9 ... Support point, x ... Position, m ... Mass, k ... Coefficient, 11 ... Pressure sensor, 12 ... Position sensor, 13, 14 ... Differentiation circuit , 15 ...
Parameter table memory group, 17 ... Control circuit, 18 ...
Driver, 19 ... Actuator, 21 ... Parameter adjusting means, 22 ... Parameter control means, 23 ... Parameter input means, 24 ... Surface contact detection circuit, 25 ... Key scan and multiplexer, 26 ... Key assigner, 27 ...
Multiplexer, 28 ... Demultiplexer, 29 ... Latch, 30 ... Sound source.
Claims (2)
と、 前記複数の演奏操作子のそれぞれに直接的または間接的
に結合され、前記複数の演奏操作子の各々に力を作用さ
せるための複数の駆動手段と、 前記複数の演奏操作子の少なくとも一部の演奏操作子に
対応する前記駆動手段を、他の駆動手段とは異なるよう
に独立に駆動制御する制御手段とを有する操作装置。1. A plurality of performance operators for performing a performance operation, and directly or indirectly coupled to each of the plurality of performance operators, for applying a force to each of the plurality of performance operators. An operating device having a plurality of driving means, and a control means for independently driving and controlling the driving means corresponding to at least a part of the performance operators of the plurality of performance operators, independently of other driving means. .
作を行うための複数の入力操作子と、 前記複数の入力操作子のそれぞれに直接的または間接的
に結合され、前記複数の入力操作子の各々に力を作用さ
せるための複数の駆動手段と、 前記複数の入力操作子の各々を操作する指の種類に応じ
た駆動力を発生するように、その入力操作子に対応する
前記駆動手段を駆動制御する制御手段とを有する操作装
置。2. A plurality of input operators for performing an input operation using at least two or more fingers, and the plurality of input operators directly or indirectly coupled to each of the plurality of input operators. A plurality of driving means for exerting a force on each of the child operators, and the drive corresponding to the input operator so as to generate a driving force according to the type of finger operating each of the plurality of input operators. An operating device having a control means for driving and controlling the means.
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