JPH08717Y2 - 電子鍵盤楽器 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （ａ）産業上の利用分野 この考案は、電子ピアノや鍵盤型シンセサイザ等の電
子鍵盤楽器に関し、特にその表現力の向上に関する。

（ｂ）考案の背景 音楽の演奏は、単に発生する楽音が楽譜の指示どおり
の音高になっていればよいものではなく、一音毎の音色
はもとより微妙なレベル（音量），ピッチ（音程）のゆ
らぎや消えてゆく楽音の余韻の処理等、楽音の細部まで
気をつかって初めて美しい演奏が可能になる。したがっ
て、楽器は演奏者のこのような意図を受け付けてそれを
反映した楽音を発生するものでなければならない。

（ｃ）従来の技術 現在、電子ピアノや鍵盤型シンセサイザに代表される
電子鍵盤楽器が広く実用化されている。この種の電子鍵
盤楽器の鍵盤には一般的に各キー毎にオン・オフを検出
するスイッチと、打鍵強度（イニシャル強度）を検出す
るセンサが設けられている。オンされたキーを検出する
ことにより、音高を決定し、イニシャル強度を検出する
ことにより、発音レベルやレベル変位特性（エンベロー
プ）等を決定するようにしている。また、一部の電子鍵
盤楽器においては、キーオン中の押圧強度（アフタータ
ッチ）を検出してレベルやビブラート等の効果を制御す
るようにしているものもある（特開昭62−187393号公報
参照）。

また、一部の電子鍵盤楽器には付加的な演奏用操作子
としてペダルやホイール（特公昭61−47433号公報第11
図参照）を有するものもある。このペダルやホイールに
はビブラート等の効果やピッチ変位等の制御機能を割り
当てることができる。

（ｄ）考案が解決しようとする課題 このように、従来の鍵盤ではキーのオン／オフ，キー
オン時のイニシャル強度，キーオン中のアフタータッチ
を検出して楽音に反映することができるが、キーオン直
前やキーオフ時の指の動き、すなわちキーの上下動の状
態を検出することができなかった。

ところで、キーボード奏者による実際の演奏において
は、キーオン前，キーオフ後の指の動きが自然にアタッ
ク（楽音の立ち上がり）やリリース（余韻）を表現して
いる場合が多く、このような指の動きを楽音に反映させ
れば表情豊かな楽音を生成することができる。しかしな
がら、従来の鍵盤ではキーのオン／オフ，キーオン時の
イニシャル強度，キーオン中のアフタータッチを検出し
て楽音に反映することができるが、キーオン直前やキー
オフ直後の指と鍵盤との接触状態を検出することができ
なかった。

また、実際のピアノ（アコースティックピアノ）にお
いて、キーを叩いたときの音色は単に打鍵強度や打鍵速
度のみで決定されるものではなく、その叩き方やキーか
らの指の離し方によって微妙に変化する。たとえば、指
をキーの上に置いた状態から打鍵する演奏（すなわちキ
ーは初速＝０から急に加速される。）と、キーの上方か
ら指を落として打鍵する演奏（すなわちキーはスタート
から打鍵まで略一定の速い速度で移動する。）とでは同
じ打鍵強度でも音色が異なる。また、オンしていたキー
を静かにオフするのと撥ね上げるようにオフするのとで
は余韻が異なる。このことは音響学的には十分に解明さ
れていないが、実際の演奏により経験的に事実が証明さ
れている。しかし従来の電子鍵盤楽器ではこのようなア
コースティックピアノの特性を再現することができなか
った。

また、ペダルやホイールは楽音の１音１音に対して微
妙な表情を付ける操作子ではなく、そのとき発音されて
いる全ての楽音のレベルやビブラート等をトータルに制
御するための操作子である。さらに、ホイールは鍵盤操
作とは別に手で操作しなければならないため、その分鍵
盤による表現が不十分になる欠点があった。このため、
従来の鍵盤のみでは、１音１音に対する表現が十分でな
く、ペダルやホイールを使用してもその表現力が十分に
向上しない欠点があった。

この考案は、キーオンの直前・直後のキーの上下動の
状態を検出して楽音を制御することにより上記課題を解
決した電子鍵盤楽器を提供することを目的とする。

（ｅ）課題を解決するための手段 この考案は、鍵と、前記鍵に内蔵され、一部が鍵の外
部に突出した突出部を有する慣性体と、前記鍵が操作さ
れた際、前記突出部が当接するストッパー手段と、前記
鍵が操作された際、前記慣性体に発生する鍵の操作方向
への慣性力を検出する圧力センサと、前記鍵の操作開始
から前記突出部がストッパー手段に当接するまでの間の
少なくとも１部における圧力センサからの出力と前記突
出部がストッパー手段に当接したときの圧力センサの出
力値に基づいて楽音を制御する楽音制御手段とを設けた
ことを特徴とする。

（ｆ）考案の作用 この考案の電子鍵盤楽器ではキーオン／キーオフに伴
うキーの上下動により慣性体に慣性力が生じる。すなわ
ち、キーオン／キーオフは、加速度運動であるため、こ
の加速度と逆方向の慣性力が生じる。この慣性力を検出
することによりオン／オフ時のキーの加速度を検出する
ことができる。また、鍵がストッパー部材に当接する
と、これに応じた力を検出することができる。検出され
た慣性力の少なくとも１部の出力値とストッパーに当接
したときの出力値を楽音制御に用いることにより、キー
オンまでのキーの動きやキーオフした後のキーの動きを
楽音に反映させることができ、従来のキーオン／オフや
イニシャルタッチ強度のみによる制御に比して表情豊か
な楽音を生成することができるとともに、アコースティ
ックピアノの楽音に近似させることも可能になる。

（ｇ）実施例 第２図はこの考案の実施例である電子鍵盤楽器のブロ
ック図である。鍵盤１は４〜５オクターブ程度の音域を
有し、音源15にはそれぞれ独立して発音可能なチャンネ
ルが８個設けられている。楽器外面部には鍵盤１のほか
音色選択スイッチを含むスイッチ群2,スピーカ等のサウ
ンドシステム４が設けられている。楽器の動作はCPU10
によって制御され、メモリや各動作部はバス11を介して
CPU10に接続されている。バス11にはタッチ圧検出回路1
2,エンコード値検出回路13,スイッチインターフェイス1
4,音源回路15,キータッチ検出回路16,ROM17,RAM18,タイ
マ19が接続されている。スイッチインターフェイス14は
スイッチ群２の各スイッチのオン・オフを検出する。音
源回路15には独立した８チャンネルの音源が設けられて
おりCPU10から受け取った波形信号等に基づいて同時に
８音まで発音することができる。タッチ圧検出回路12,
エンコード値検出回路13およびキータッチ検出回路16は
それぞれキー30に設けられている各種センサに基づいて
キータッチの有無，キーの上下動の加速度等を検出す
る。

第１図は同電子鍵盤楽器に用いられるキーの一部構造
図である。この図ではキー30の先端部の側断面図を示し
ている。キー30上面には導電性薄膜31が形成されてい
る。キータッチ検出回路16はこの導電性薄膜31のノイズ
レベルや浮遊静電容量等を検出することによってキータ
ッチ／キーリリースを検出する。キー30先端部には錘室
30aが形成されており、この錘室30a内部には金属性の錘
32が内蔵されている。この錘32は上下左右を弾性体34に
よって支持されている。このこの錘32と上側の弾性体34
との間には圧力センサである圧電素子33が介入されてお
り、キーオン時の加速による圧力を検出する。すなわ
ち、キーオン時にはキー30は下向きに加速されるため、
錘32の上面にはこれに反する慣性力が生じ、これが圧電
素子33に検出される。さらに、錘室30aの下面には開口
部が設けられ、この開口部から錘32の突起32aが微小長
さ突出している。キー30の押下は基板36上に設けられた
キーストッパ35により規制・停止されるが、このキース
トッパ35は錘室30a（錘32の突起32a）の直下にある。こ
のため、キーオンされた瞬間、錘32の突起32aがキース
トッパ35に衝突して圧電素子33に大きな圧力を印加す
る。これにより、イニシャルタッチ強度もこの圧電素子
33から検出することができる。

第３図は前記RAM18に設定される各キーの操作内容記
憶エリアを示す。この記憶エリアは各キーごとに設定さ
れる。この記憶エリアにはキータッチフラグM1,キーオ
ンフラグM2,イニシャル強度レジスタM3,押圧強度レジス
タM4および音色パラメータレジスタM5が設定されてい
る。キータッチフラグM1はキータッチ検出回路16がキー
タッチを検出している間セットするフラグである。また
キーオンフラグM2はキーオン検出回路13がキーオンを検
出している間セットされるフラグで、このフラグがセッ
トされると発音データが音源回路15に送信されて楽音が
発音される。イニシャル強度レジスタM3はキーオンされ
た瞬間の衝撃力を記憶するエリアで、この値により発音
レベルが決定される。押圧強度レジスタM4はキータッチ
されたのちのキーの押圧強度（圧電素子33の出力）を経
時的に記憶していくエリアでありキータッチからキーオ
ンまでのキーの加速度を連続して記憶するため複数の記
憶エリアが設けられている。M5には倍音構成比率等の音
色を決定するためのパラメータが記憶される。このパラ
メータはキーオンを検出したときそれまでのキー位置の
変化内容に基づいて決定され、音源回路15に送られる。

第４図は前記CPU10の動作を示すフローチャートであ
る。同図（Ａ）はメインルーチンである。この電子鍵盤
楽器の電源がオンされると各レジスタをリセットする等
のイニシャル処理が実行され（n1）、この楽器が演奏可
能状態になる。こののち音色選択スイッチによる音色選
択処理動作（n2），キータッチ検出回路16の検出内容に
基づくキータッチ／リリース処理動作（n3）およびキー
オン検出回路13の検出内容に基づくキーオン／オフ処理
動作（n4）が実行される。またタイマ19の一定時間ごと
の割り込みによりタイマインタラプト動作が実行され
る。

同図（Ｂ）はキータッチイベント処理動作である。何
れかのキーに指が接触するとこの動作が実行される。ま
ず接触されたキーのキーナンバを読み取り（n5）、この
キーに対応するキータッチフラグをセットして（n6）リ
ターンする。

同図（Ｃ）はキーリリースイベント処理動作である。
接触していた指がキーから離れるとこの動作が実行され
る。まず指の接触が解除されたキーのキーナンバを読み
取り（n7）、このキーのキータッチフラグをリセットし
て（n8）リターンする。

同図（Ｄ）はキーオンイベント処理動作を示す。前記
キーオン検出回路13が図示しないスイッチのオンにより
キーオンを判断したときこの動作が実行される。まずキ
ーオンが検出されたキーナンバを読み取り（n10）、こ
の瞬間の加速度からイニシャルタッチ強度を検出する
（n11）。つぎにキータッチからキーオンされるまでの
加速度の変位パターンを読み出し（n12）、このパター
ンとイニシャルタッチ強度とで楽音の音色を決定する音
色パラメータを設定する（n13）。この動作において
は、たとえばイニシャルタッチ強度によって発音レベル
を決定し、押圧パターンによって楽音の倍音構成等を決
定するような方式をとることができる。この動作によっ
て決定されたパラメータを含む発音データを音源回路15
に送信して（n14）、この楽音を発音させる。

同図（Ｅ）はキーオフイベント処理動作である。キー
オン検出回路13がキーオフを検出したときこの動作が実
行される。まずキーオフされたキーナンバを読み取り
（n15）、このキーナンバに対応する楽音を消音させる
ためのデータを音源回路15に送信する（n16）。これに
よって楽音のエンベロープはリリースに移る。

同図（Ｆ）はタイマインタラプト動作である。この動
作においてはキータッチされているすべてのキーについ
て圧電素子33の出力を検出する。まずn20においてキー
ナンバレジスタ（キー位置を検出するキーナンバを記憶
するレジスタ:RAM18に設定される）に０をセットし、こ
のキーにキータッチがあるか否かをn21で判断する。こ
の判断はキータッチフラグのセット／リセットによって
行われる。キータッチがあれば圧電素子33の出力を読み
取り（n22）、これを押圧強度レジスタM4に記憶する（n
23）。次にn24でキーナンバレジスタに１を加算する。
これによってキーナンバレジスタの記憶内容が61になれ
ば全てのキーに対して上記動作が終了したことになるた
めリータンする。キーナンバレジスタの記憶内容が61未
満であれば次のキーの処理のためn21にもどる。

第５図は上記電子鍵盤楽器のキー30の他の実施例を示
す図である。この図において第１図に示したキーと構成
において同一の部分は同一番号を付して説明を省略す
る。錘室30a内部には、上下左右をコイルバネ41（41u,4
1d,41r,41）に支持された球状の錘40が設けられてい
る。４本のコイルバネ41は錘室30a内の壁面に係止され
ているが、この係止部に圧電素子42（42u,42d,42r,42
l）が介入されている。キー30のオン／オフや左右への
揺れによって錘40は振動し（キーの移動に拘らず錘40に
慣性力が生じるため錘室30a内では錘40が振動している
と同様の現象が現出する。）、振動方向の圧電素子42を
コイルバネ41を介して押圧する。これにより、キーの上
下動，左右の揺動を圧電素子の電圧値として係止するこ
とができる。

（ｈ）考案の効果 以上のようにこの考案の電子鍵盤楽器によれば、慣性
体に生じる慣性力および慣性体の一部がストッパー部材
に当接したときの力を検出することによりキーの加速度
およびストッパー部材に当接する当接力を検出すること
ができるため、キーのオン／オフ時の加減速の状態およ
びキーとともに変位する慣性体の一部がストッパー部材
に当接するときの状態を検出することができ、打鍵の仕
方を割り出して楽音に反映させることができる。これに
より単なるキーのオン／オフやその強さのみによる楽音
の制御に比して押鍵操作態様を楽音に反映させることが
容易となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の実施例である電子鍵盤楽器のキー付
近の構成図、第２図は同電子鍵盤楽器の制御部のブロッ
ク図、第３図は同制御部のメモリの一部構成図、第４図
（Ａ）〜（Ｆ）は同制御部の動作を示すフローチャー
ト、第５図は同電子鍵盤楽器に用いられるキーの他の実
施例を示す図である。 12……タッチ圧検出回路、30……キー、32,40……錘、3
3,42……圧電素子。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】鍵と、 前記鍵に内蔵され、一部が鍵の外部に突出した突出部を
   有する慣性体と、 前記鍵が操作された際、前記突出部が当接するストッパ
   ー手段と、 前記鍵が操作された際、前記慣性体に発生する鍵の操作
   方向への慣性力を検出する圧力センサと、 前記鍵の操作開始から前記突出部がストッパー手段に当
   接するまでの間の少なくとも１部における圧力センサか
   らの出力と前記突出部がストッパー手段に当接したとき
   の圧力センサの出力値に基づいて楽音を制御する楽音制
   御手段とを設けたことを特徴とする電子鍵盤楽器