JP5234250B2 - 電子楽器のペダル装置 - Google Patents

Description

本発明は、楽音の発生態様を制御するための電子楽器のペダル装置に関する。

従来から、電子楽器のペダル装置において、アコースティックピアノのペダルに似た操作感を得るようにすることは知られている。例えば、下記特許文献１では、踏み込み操作によって揺動するレバーと、レバーを付勢するための第１のばね及び第２のばねを備え、レバーの踏み込みが浅い時は第１のばねのみがレバーを付勢し、所定量以上踏み込まれているときは、第１のばね及び第２のばねがレバーを付勢するようにしている。したがって、演奏者は踏み込みの途中からペダルが重くなったような操作感を得る。このようにして、アコースティックピアノにおけるダンパーペダルの操作感を模擬している。
特開２００４−３３４００８号公報

アコースティックピアノにおいては、演奏者がダンパーペダルを踏み込んだ場合、踏み込み量に応じて、ペダルの反力の変化率が段階的に変化するように感じる。この点について、図５を用いて説明する。アコースティックピアノのダンパーペダルとダンパーは、幾つかの連結部を介して連結されている。これらの連結部には遊びが設けられている。したがって、ダンパーペダルの踏み込みが浅く、図５のＡ１の範囲にあるとき、その動作はダンパーに伝達されず、ペダルからの反力の変化率は小さい。ダンパーペダルの踏み込み量が増して、図５のＡ２の範囲に移行すると、連結部を介してダンパーに踏み込み力が伝わり始め、連結部全体が有する弾性要素からの反力の増加、部分的に弦から持ち上げられ始めたダンパーの重さ及び摩擦によって、ペダルからの反力の変化率が大きくなる。さらに踏み込み量が増して、図５のＡ３の範囲に移行すると、ダンパーが弦から完全に離れるので摩擦が減少する。また、連結部全体が有する弾性要素からの反力が増加しなくなる。したがって、ペダルからの反力の変化率が再び小さくなる。なお、領域Ａ２の後半から領域Ａ２，Ａ３間の境界を越えて領域Ａ３に侵入する領域（図示のＡＨ領域）を通常ハーフペダル領域という。そして、この領域ＡＨにおいて上級演奏者はダンパーペダルの踏み込み深さを微妙に変化させることにより、発生される楽音の音色、響きなどを微妙に変化させることができる。また、機種及びメーカーによって、ダンパーペダル、連結部及びダンパーの構造が異なると、図５におけるＡ１、Ａ２、ＡＨ及びＡ３の各範囲の広さも異なる。しかし、上記のような従来の電子楽器のペダル装置では、図５のＡ２の範囲を超えた図５のＡ３の範囲（再び反力の変化率が小さくなった状態）の操作感を実現できなかった。

本発明は前記問題を解決するためになされたものであり、その目的は、軽量で、アコースティックピアノのダンパーペダルと同様な操作感を実現し得る電子楽器のペダル装置を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明の特徴は、踏み込み操作により揺動するレバーと、レバーの踏み込み操作に対抗する反力をレバーに与える付勢手段とを備える電子楽器のペダル装置において、レバーに連動するとともに、付勢手段に係合し、レバーの踏み込み量に応じて前記反力を変化させるカムであって、付勢手段と係合する少なくとも３つの面を有するカムを有し、前記反力の変化率を、レバーの踏み込み量が第１の所定量未満のとき、第１の変化率に設定し、レバーの踏み込み量が前記第１の所定量以上かつ第２の所定量以下の範囲にあるとき、第１の変化率よりも大きな第２の変化率に設定し、レバーの踏み込み量が前記第２の所定量を超えているとき、第２の変化率よりも小さな第３の変化率に設定したことにある。

この場合、付勢手段は、第１のばね及び第２のばねから構成され、第１のばねは、カムに係合することなく、レバーに係合して、レバーの踏み込み操作に対抗する反力をレバーに直接与え、第２のばねは、カムに係合して、レバーの踏み込み操作に対抗する反力をカムを介してレバーに与えるようにするとよい。さらに、レバーの踏み込み量が第１の所定量未満のとき、第２のばねの付勢力が一定に保たれ、レバーの踏み込み量が第１の所定量以上のとき、第２のばねの付勢力が変化するようにしてもよい。

上記のように構成した本発明によれば、レバーに連動するカムが付勢手段に係合することにより、レバーの踏み込み量に応じて、付勢手段の付勢力の変化率を、始め小さく、次に大きく、さらに次に小さくというように段階的に増減させることができるので、アコースティックピアノのダンパーペダルと同様な操作感を実現することができる。また、構造が単純であるので、軽量なペダル装置を実現することができる。

以下、本発明の一実施形態について説明する。図１は本発明に係るペダル装置を適用した電子楽器の全体構成例についてのブロック図である。電子楽器１０は、鍵盤１１、ペダル装置１２、複数のパネル操作子１３、表示器１４、音源回路１５、コンピュータ部１６、時計回路１７及び外部記憶装置１８を備えている。鍵盤１１は、演奏者の手によって操作されて、発生楽音の音高をそれぞれ指定する。鍵盤１１の操作は、バス２１に接続された検出回路２２によって検出され、操作内容を表すデータ（例えば、ノートデータ、キーオンデータ、キーオフデータなど）が、バス２１を介してコンピュータ部１６に供給される。ペダル装置１２は、演奏者の足によって操作されて、電子楽器１０の楽音の発生態様を制御する。本実施形態においては、ペダル装置１２は、演奏者の足による踏み込み操作により、発生される楽音にダンパー効果を付与するためのダンパーペダルである。ペダル装置１２の操作は、詳しくは後述するように、バス２１に接続された検出回路２３によって検出され、操作内容を表すデータがバス２１を介してコンピュータ部１６に供給される。複数のパネル操作子１３は、電子楽器の動作を設定するためのものである。パネル操作子１３の操作は、バス２１に接続された検出回路２４によって検出され、操作内容を表すデータがバス２１を介してコンピュータ部１６に供給される。表示器１４は、液晶ディスプレイ、ＣＲＴなどで構成され、文字、数字、図形などを画面上に表示する。表示器１４はバス２１に接続された表示回路２５によって制御され、表示内容が、バス２１を介して表示回路２５に供給される表示用の指示信号及びデータにより指定される。

音源回路１５は、バス２１に接続されていて、コンピュータ部１６からバス２１を介して供給される楽音制御データ（ノートデータ、キーオンデータ、キーオフデータ、音色制御データ、音量制御データなど）に基づいてディジタル楽音信号を生成し、生成したディジタル楽音信号を効果回路２６に供給する。効果回路２６は、バス２１に接続されていて、コンピュータ部１６からバス２１を介して供給される効果制御データに基づいて、供給されたディジタル楽音信号に効果を付してサウンドシステム２７に供給する。前述したダンパー効果は、音源回路１５又は効果回路２６でディジタル楽音信号に付与される。サウンドシステム２７は、Ｄ／Ａ変換器、アンプ、スピーカなどからなり、前記供給された効果の付与されたディジタル楽音信号をアナログ楽音信号に変換して、同アナログ楽音信号に対応した楽音を放音する。

コンピュータ部１６は、バス２１に接続されたＣＰＵ１６ａ、ＲＡＭ１６ｂ、ＲＯＭ１６ｃに加えて、ＣＰＵ１６ａに接続されたタイマ１６ｄからなり、プログラムの実行により、電子楽器１０を制御する。時計回路１７は、継続的に日時を計測する。外部記憶装置１８は電子楽器１０に組み込まれたハードディスク及びフラッシュメモリ、電子楽器１０に接続可能なコンパクトディスクなどの種々の記録媒体と、同各記録媒体に対するドライブユニットを含むものであり、大量のデータ及びプログラムの記憶及び読み出しを可能にしている。

電子楽器１０は、さらに、ネットワーク用インターフェース回路２８及びＭＩＤIインターフェース回路２９を備えている。ネットワーク用インターフェース回路２８は、電子楽器１０を、通信ネットワークＮＷを介してサーバ装置３０に交信可能に接続する。ＭＩＤＩインターフェース回路２９は電子楽器１０を、他の電子楽器又はシーケンサなどの外部ＭＩＤI機器３１に交信可能に接続する。

次に、本発明に係るペダル装置１２について詳しく説明する。図２は本発明に係る電子楽器のペダル装置の側面図である。レバー４０は、長尺状の板状部材で、前部（図２において左側）が踏み込み部であり、幅広となっている。レバー４０は、中間部にてフレームＦＲに設けられたレバー支持部４１に支持され、回転中心４２を中心として、前端部を上下方向に揺動可能としている。フレームＦＲの前部には、フェルトなどの衝撃吸収材によって構成された長尺状の下限ストッパ４３が横方向に延設してフレームＦＲに固定されている。この下限ストッパ４３はレバー４０の前部の下方への変位を規制する。なお、フレームＦＲとは、ペダル装置１２の種々の部品を支持するための構造体及びペダル装置１２のハウジング自体を意味する。また、レバー４０の後部下方には、下限ストッパ４３と同様な上限ストッパ４４がフレームＦＲ上に固定されており、レバー４０の前部の上方への変位を規制する。

レバー４０の後部上方には、第１圧縮ばね４５がフレームＦＲに固定されていて、レバー４０の後部を下方へ付勢している。また、レバー４０の後部上面にはカム４６が設けられている。

ここで、カム４６の形状について説明する。カム４６の前面は、後述の押圧部材４７の先端が摺接する面となっている。この面は、図３に示すように、第１領域４６ａ、第２領域４６ｂ、第３領域４６ｃの３つの領域から構成される。第１領域４６ａは、レバー４０の上方に位置し、レバー４０の上面に対して垂直な平面である。第２領域４６ｂは第１領域４６ａの下部から前下方へ向かって傾斜する平面である。第３領域４６ｃは、第２領域４６ｂの下部から前下方に向かって、上に凸の曲面となっており、第２領域４６ｂと比べるとレバー４０の面に対して垂直に近い面となっている。

押圧部材４７は、円柱状の部材で、先端部は半球状に成形されている。押圧部材４７は、その円柱部より直径の大きい円板状部材を介して、第２圧縮ばね４８の一端に組みつけられている。第２圧縮ばね４８の他端はフレームＦＲに固定されている。また、押圧部材４７は、図示しないガイド部材によって、前後方向にのみ移動可能となっている。

また、フレームＦＲの内側天井面には、レバー４０の踏み込み量を検出するための踏み込み量センサ４９が組みつけられている。この踏み込み量センサ４９は、レバー４０の上面までの距離を電気的又は光学的（例えばレーザー光の反射）に検出することにより、レバー４０の踏み込み量を検出する。なお、この踏み込み量センサ４９は、検出回路２３の一部を構成するものである。また、この踏み込み量センサ４９に代えて、レバー４０の上下変位量を機械的かつ電気的（例えば可変抵抗）に検出するセンサを用いてもよい。

次に、上記のように構成したペダル装置の動作を説明する。レバー４０を踏み込み操作しない状態では、第１圧縮ばね４５によって、レバー４０の後部が下方に付勢される。また、第２圧縮ばね４８も押圧部材４７を介して、カム４６の第１領域４６ａを後方へ付勢し、レバー４０を、回転中心４２を中心として、図４（Ａ）にて時計回りに回転させようとする。したがって、レバー４０の後部下面が上限ストッパ４４に当接してレバー４０は静止し、図２の状態となっている。

演奏者が、第１圧縮ばね４５及び第２圧縮ばね４８による付勢力に対抗してレバー４０を踏み込むと、レバー４０は、回転中心４２を中心として、図４（Ａ）にて反時計回りに回転し始め、レバー４０の後部が上方へ変位する。これにより、第１圧縮ばね４５が圧縮され、第１圧縮ばね４５によるレバー４０への付勢力が増大する。

一方、カム４６の第１領域４６ａはレバー面に対して垂直な平面となっているから、カム４６が回転中心４２を中心に、図４（Ａ）にて反時計まわりに回転しても、押圧部材４７とカム４６が接する点には下方向の分力はほとんど発生せず、接点の変位も小さい。そのため、押圧部材４７が、カム４６の第１領域４６ａに摺接している間（図４（Ａ）から図４（Ｂ）の間）は、第２圧縮ばね４８による付勢力もほとんど変化しない。したがって、この操作範囲では、レバー４０の踏み込み操作に対抗する反力は、第１圧縮ばね４５及び第２圧縮ばね４８によって発生し、反力の変化は、第１圧縮ばね４５によってのみ発生する。

レバー４０の踏み込み量が増すと、さらにレバー４０の後部が上方へ変位することにより、第１圧縮ばね４５によるレバー４０への付勢力がさらに増大する。一方押圧部材４７は、カム４６の第２領域４６ｂに摺接し始める（図４（Ｂ））。第２領域４６ｂは前方に傾斜した平面となっているから、カム４６が回転中心４２を中心として図４（Ｂ）にて反時計まわりに回転すると、第２圧縮ばね４８による付勢力の下方向への分力が発生し、さらに、押圧部材４７はカム４６に押されて、第２圧縮ばね４８を圧縮しながら前方へ変位する。そのため、第２圧縮ばね４８によるレバー４０への付勢力が大きく変化する。したがって、この操作範囲（図４（Ｂ）から図４（Ｃ）の間）では、レバー４０の踏み込み操作に対抗する反力及び反力の変化は、第１圧縮ばね４５に加え、第２圧縮ばね４８によって発生する。

さらにレバー４０の踏み込み量が増すと、前述と同様に、第１圧縮ばね４５によるレバー４０への付勢力がさらに増大する。一方、押圧部材４７は、カム４６の第３領域４６ｃに摺接し始める（図４（Ｃ））。第３領域４６ｃは第２領域４６ｂに比べると、レバー４０の上面に対して垂直に近い曲面となっているから、カム４６が回転中心４２を中心に、図４（Ｃ）にて反時計まわりに回転しても、第２圧縮ばね４８による付勢力の下方向への分力の発生が僅かであり、押圧部材４７とカム４６が接する点の変位量も僅かである。そのため、第２圧縮ばね４８による付勢力の変化も僅かである。したがって、この操作範囲（図４（Ｃ）から図４（Ｄ）の間）では、レバー４０の踏み込み操作に対抗する反力は第１圧縮ばね４５及び第２圧縮ばね４８によって発生し、反力の変化は、大部分が第１圧縮ばね４５により発生し、第２圧縮ばね４８によるところは僅かである。

そして、レバー４０の中間部下面が下限ストッパ４３に当接して、レバー４０の前部の下方への変位が規制される。レバー４０の操作を解除すると、第１圧縮ばね４５及び第２圧縮ばね４８の付勢力によって、レバー４０は回転中心４２を中心として、図４（Ｄ）にて時計回りに回転し、レバー４０の後部下面が上限ストッパ４４に当接して元の状態（図４（Ａ））に復帰する。また、上記のようなレバー４０の踏み込み量は、踏み込み量センサ４９によって検出されて、発生楽音に前記踏み込み量に応じたダンパー効果が付与される。

上記のように構成した本実施形態に係るペダル装置においては、図５に示すようなアコースティックピアノのペダルの踏み込み開始から終了までのレバーの踏み込み量と演奏者がペダルから受ける反力の関係に近い特性を実現することができる。すなわち、カム４６の第１領域４６ａ、第２領域４６ｂ及び第３領域４６ｃの形状を適切に設定することにより、図５のＡ２の範囲に相当する操作範囲においては、第１圧縮ばね４５に加えて、第２圧縮ばね４８によるレバー４０への付勢力が変化するようになっている。そして、その他の操作範囲（図５のＡ１及びＡ３に相当する範囲）では、第２圧縮ばね４８による付勢力はほとんど変化せず又は変化が僅かであって、付勢力の変化の大部分は第１圧縮ばね４５によって発生するようになっている。なお、図５のＡ４の範囲は、アコースティックピアノにおいて、レバー及びリンク機構が各ストッパ部材に当接して、僅かにそれらのストッパ部材を圧縮することによって発生するレバーの踏み込み量と反力の関係を示す。この範囲は、本実施形態に係るペダル装置１２において、レバー４０の中間部下面が下限ストッパ４３に当接している状態に相当する。したがって、本実施形態に係るペダル装置１２において、図５のようなアコースティックピアノの特性を実現できる。また、構造が単純であるので、軽量なペダル装置を実現できる。

なお、上記実施形態においては、ペダル装置１２を電子楽器のダンパーペダルに適用した。しかし、上記ペダル装置１２は、電子楽器のソステヌートペダル、ソフトペダル等のペダルにも適用されるものである。

本発明の実施形態に係るペダル装置が適用された電子楽器の全体構成例を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係るペダル装置の側面図である。 図２のカムの構成を示す詳細図である。 （Ａ）〜（Ｄ）は、レバーの踏み込み操作時における第１圧縮ばね、第２圧縮ばね及びカムの位置関係を示す図である。 アコースティックピアノのレバーの踏み込み量と反力の変化特性を示す特性グラフである。

符号の説明

１０…電子楽器、１１…鍵盤、１２…ペダル装置、１５…音源回路、１６…コンピュータ部、４０…レバー、４１…レバー支持部、４３…下限ストッパ、４４…上限ストッパ、４５…第１圧縮ばね、４６…カム、４７…押圧部材、４８…第２圧縮ばね

Claims (3)

1. 踏み込み操作により揺動するレバーと、
   前記レバーの踏み込み操作に対抗する反力を前記レバーに与える付勢手段とを備える電子楽器のペダル装置において、
   前記レバーに連動するとともに、前記付勢手段に係合し、前記レバーの踏み込み量に応じて前記反力を変化させるカムであって、前記付勢手段と係合する少なくとも３つの面を有するカムを有し、
   前記反力の変化率を、前記レバーの踏み込み量が第１の所定量未満のとき、第１の変化率に設定し、前記レバーの踏み込み量が前記第１の所定量以上かつ第２の所定量以下の範囲にあるとき、前記第１の変化率よりも大きな第２の変化率に設定し、前記レバーの踏み込み量が前記第２の所定量を超えているとき、前記第２の変化率よりも小さな第３の変化率に設定したことを特徴とする電子楽器のペダル装置。
2. 前記付勢手段は、第１のばね及び第２のばねから構成され、
   前記第１のばねは、前記カムに係合することなく前記レバーに係合して、前記レバーの踏み込み操作に対抗する反力を前記レバーに直接与え、
   前記第２のばねは、前記カムに係合して、前記レバーの踏み込み操作に対抗する反力を前記カムを介して前記レバーに与えることを特徴とする請求項１に記載の電子楽器のペダル装置。
3. 前記レバーの踏み込み量が前記第１の所定量未満のとき、前記第２のばねの付勢力が一定に保たれ、
   前記レバーの踏み込み量が前記第１の所定量以上のとき、前記第２のばねの付勢力が変化することを特徴とする請求項２に記載の電子楽器のペダル装置。
   

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