键盘电路及键盘电路的检测方法

键盘电路及键盘电路的检测方法
【专利摘要】电子乐器的键盘电路(15)，按多个接点部(14a、14b、14c)的每个，分别具备具有3端子以上作为状态检测用输入输出用端子的接点用晶体管（TRk）、和向接点用晶体管（TRk）及接点部(14a、14b、14c)的布线部，将按多个接点部(14a、14b、14c)的选择器（Sm）及布线部立体分割成多个层来配置。另外，键盘电路(15)对应于多个键(12)各自的按键操作，通断状态变化，对于按多个键(12)的每个设置了一个以上的接点部(14a、14b、14c)，分别检测通断状态。
【专利说明】键盘电路及键盘电路的检测方法
[0001]本申请基于并主张2012年6月27日提交的在先日本专利申请第2012-144582的优先权，这里引入参考其全部内容。
【技术领域】
[0002]本发明涉及一种键盘电路及键盘电路的检测方法。
【背景技术】
[0003]以往，电钢琴、电子琴等电子乐器中，构成将对应于键盘的运动而通断(on off)的多个开关配置成矩阵状的开关矩阵(switch matrix)。因此，电子乐器通过定期地扫描(scan)这些开关矩阵来检测键盘的动作(例如参照日本特开2011-13259号公报)。
[0004]在这种电子乐器中、尤其是具有88键的电钢琴中，为了检测演奏的强弱，对每个键配置了接通位置不同的两个开关。因此，电钢琴测定这些开关接通的时间差，根据该测定值，测定键盘的按键速度。因而，电钢琴配置88键X2个=176个开关矩阵。
[0005]但是，搭载这种现有的开关矩阵的基板(以下称为“键盘开关用基板”)的布线数达到界限。因此，要求能比以前大幅度削减键盘开关用基板的布线数、单面基板也能布线的键盘开关用基板。以下，参照图9至图10对此进一步详细说明。
[0006]图9是表示现有的开关矩阵的结构概要的等效电路图。
[0007]如图9所示，现有的开关矩阵中，配置成扫描用输出信号KCO?KC7用的8条线与输入信号KIO?KI21用的22条线相互交叉。在扫描用输出信号KCi (i为O?7中任一整数值)与输入信号KIj (j为O?21中任一整数值)的各布线的交点附近，串联连接二极管与开关。设置二极管的目的在于防止同时按下多个键时信号环绕(回D込tr)。
[0008]图10是说明现有的开关矩阵的动作概要的时序图。
[0009]图10中，从上自下顺序表示了扫描用输出信号KCO?KC7以及预充电信号PRC各自中流过的信号的时序图。
[0010]各时序图中，横轴表示时间，纵轴表示信号电平。以下，假设各信号都是脉冲信号、信号电平取高电平(也记载为“ H电平”)与低电平(也记载为“ L电平”)这2值来进行说明。
[0011]如图10所示，在现有的开关矩阵中，8条扫描用输出信号KCO?KC7的各输出按其顺序依次为L电平。
[0012]并且,在扫描用输出信号KCi成为L电平的状态下,根据22条输入信号KIO?KI21各自的输出的状态，检测扫描用输出信号KCi与22条输入信号KIO?KI21各自的布线所连接的开关的通断。
[0013]S卩，因为每一个扫描用输出信号KCi检测22个开关的通断，所以在具有8条扫描用输出信号KCO?KC7的布线的现有开关矩阵中，检测8X22 = 176个开关的通断。
[0014]另外，预充电信号PRC是在变化点瞬间从缓冲器供给的H电平的控制信号。通过供给预充电信号PRC，能纠正波形的延迟(々i >9 )，实现高速的扫描。
[0015]这样，在搭载现有开关矩阵的开关检测用的基板中，需要8条扫描用输出信号KCO?KC7用的布线与22条输入信号KIO?KI21用的布线共30条布线。
[0016]但是，由于键盘结构上的制约，需要使键盘开关检测用基板的宽度在一定以内，布线30条信号线基本达到界限。
[0017]并且，图9及图10所示的现有的开关矩阵构成为每一个键具有两个接点(开关)的电钢琴、即具有88 (键)X2 (个/键)= 176 (个)开关的电钢琴。
[0018]然而，近年来，出现了每一个键具有三个接点(开关)的电钢琴、即具有88 (键)X3(个/键)= 264 (个)开关的电钢琴。对于这种电钢琴，不能适用图9及图10所示的现有的开关矩阵，需要构成能检测264 (个)开关的开关矩阵。该情况下，即使想要实现为与图9同样结构的开关矩阵，也需要8条扫描用输出信号与33条输入信号总计41条布线，从如上的键盘的结构制约来看，非常难以实现。
[0019]这里，通过采用双面通孔的基板作为键盘开关检测用基板，即使是键盘结构制约所要求的微小宽度，也能实现41条布线本体，但与现状的单面基板相比，成本大幅度提高。
[0020]或者，还考虑将图9的结构的基板多个相接来构成键盘开关检测用基板。该情况下，与采用双面通孔的基板的情况相比成本上升的比率变小，但即便如此，与图9的基板单体相比,成本仍大幅度上升。

【发明内容】

[0021]本发明鉴于这种状况而做出，其目的在于，与以往相比，能大幅度削减键盘开关用基板的布线数，单面基板也能布线。
[0022]为了实现上述目的，本发明一方式的键盘电路的特征在于，具备:
[0023]接点部，分别对应于多个键而设置，通断状态对应于对该键的按键放键操作而变化；
[0024]元件，按每个所述键而设置，具有三个以上输入输出用端子，并且在某一个输入输出用端子上连接所述接点部；以及
[0025]布线部，对所述元件各自的剩余的输入输出用端子的一个供给开关信号，并对另一个输入输出用元件供给控制信号，并且，通过由所述控制信号将所供给的所述开关信号以时分割的方式向所述接点部供给，输出表示所述接点部各自的通断状态的信号。
[0026]另外，本发明一方式的键盘电路的检测方法，所述键盘电路具有分别对应于多个键而设置、通断状态对应于对该键的按键放键操作而变化的接点部、和按每个所述键而设置、具有三个以上输入输出用端子的元件，并在各所述元件的某一个输入输出端子上连接所述接点部，
[0027]该键盘电路的检测方法，
[0028]向所述元件各自的剩余的输入输出用端子的一个输入开关信号，并且向另一个输入输出用元件输入控制信号，
[0029]通过由所述控制信号将所输入的所述开关信号以时分割的方式向所述接点部供给，输出表示所述接点部各自的通断状态的信号。
【专利附图】

【附图说明】
[0030]图1是表示本发明实施方式的电子乐器的具备键盘电路的键盘装置的横截面的图。
[0031]图2是表示图1的键盘装置的键盘电路内的开关矩阵的概念图。
[0032]图3是表示本实施方式的电子乐器的键盘电路中、开关矩阵开关的结构例的图。
[0033]图4是表示本实施方式的电子乐器的键盘电路的图3所示的一部分的详细结构例的图。
[0034]图5是表示说明图3所示的本实施方式的键盘电路中的开关矩阵的动作概要的时序图的图。
[0035]图6是表示本实施方式的电子乐器的键盘电路中、开关矩阵以外的结构例的图。
[0036]图7是表不图6所不的扫描用输出信号KE[3:0]、控制信号KB [2:0]以及输入信号KI [ 21:0 ]、与三维开关矩阵(3D_matrix)内的检测对象的开关状态之间的对应关系的图。
[0037]图8是表不根据图6所不的扫描用输出信号KC[7:0]与输入信号FI [10:0]、SI[10:0], TI [10:0]所确定的、二维开关矩阵(2D_matrix)内的检测对象的开关状态的关系的图。
[0038]图9是表示现有的开关矩阵的结构概要的等效电路图。
[0039]图10是表示说明现有的开关矩阵的动作概要的时序图。
【具体实施方式】
[0040]以下、使用附图来说明本发明的实施方式。
[0041]图1是表示本发明实施方式的电子乐器的具备键盘电路的键盘装置的横截面图。
[0042]电子乐器的键盘装置I例如构成为电钢琴的键盘装置I。
[0043]电子乐器的键盘装置I如图1所示，具备键盘底架11、多个键(白键与黑键，其中在本实施方式I中说明一个白键)12、多个音锤(hammer)部件(其中，在本实施方式I中仅表示一个)13、开关14与键盘电路15。
[0044]以下，将对音锤部件13相对地设置键12的一侧称为“上方”。相对于此，以下，将对键12相对地设置音锤部件13的一侧称为“下方”。另外，键12以设于键盘底架11的特定的点为中心转动。以下，将该键12中、进行转动中心的一侧称为“后方”。相对于此，以下，将键12中、与进行转动中心的一侧不同的相反侧称为“前方”。
[0045]键盘底架11由合成树脂形成，构成键盘装置I的壳体。
[0046]键盘底架11配置在电子乐器主体(未图示)的底板Ila上，在键盘底架11的前方，前腿部16从底板Ila向上方突出形成。在该前腿部16的上方，设置用于防止键12横向摆动的键引导部16a。另外，在该前腿部16的后方，如图1所示，竖立部17以比键引导部16a稍低的高度形成。
[0047]竖立部17形成有用于将后述的音锤部件13的前方插入并沿上下方向移动的音锤插入用的开口部17a。在竖立部17的上方，音锤载置部18朝向后方大致水平地形成。在该音锤载置部18的下方，用于支撑音锤部件13的音锤支撑部19向下方突出设置。该音锤支撑部19设有将音锤部件13可转动地支撑的支撑轴19a。
[0048]另外，在音锤载置部18的后方，形成基板搭载部20。该基板搭载部20配置有具有由多个接点部14a、14b、14c构成的开关14的键盘电路15。[0049]多个键12在键盘底架11上沿上下方向可转动地配置。
[0050]在键盘底架11的后方侧、也就是基板搭载部20的后方侧，键载置部23以比音锤载置部18稍高的高度形成。在该键载置部23的上方，形成键支撑部24。该键支撑部24设有将键12的后方侧沿上下方向可转动地支撑的支撑轴24a。
[0051]在位于键12前方侧的键12的部位，音锤引导部27朝向键12的下方突出形成。该音锤引导部27构成为，位于音锤部件13前方侧的键抵接部31可滑动地插入，使该插入的键抵接部31对应于键12的按键操作而沿上下方向位移。
[0052]配置音锤部件13以用来向这些多个键12分别提供活动负荷(action loading)。音锤部件13具备音锤主体28、设置在该音锤主体28后方的音锤部29、设置在音锤主体28前方侧的上方并成为音锤主体28的转动中心的合成树脂制的转动支撑部30、设置在音锤主体28前方的键抵接部31、以及在音锤主体28前后方向的大致中间位置、用于按压键盘电路15中设置的三个接点部14a、14b、14c的开关按压部32。三个接点部14a、14b、14c通过多个键12分别进行接通动作。
[0053]音锤部件13使音锤主体28的键抵接部31从键盘底架11的下方插入竖立部17的开口部17a并向音锤载置部18的前方突出，通过在该状态下将音锤主体28的转动支撑部30可转动地装配在设置于音锤载置部18的音锤支撑部19的支撑轴19a上，音锤主体28以音锤支撑部19的支撑轴19a为中心沿上下方向转动地构成。
[0054]另外，音锤部件13构成为，在音锤主体28的转动支撑部30可转动地装配在音锤支撑部19的支撑轴19a上时，在音锤主体28前方侧的端部设置的键抵接部31可滑动地插入键12的音锤引导部27，在该状态下通过键抵接部31对应于键12的按键操作而与音锤引导部27 —起沿上下方向位移，使音锤主体28以音锤支撑部19的支撑轴19a为中心沿上下方向转动。
[0055]键盘电路15的开关14具备第I接点部14a、第2接点部14b、第3接点部14c，设置在键盘电路15的下方，向键盘底架11的基板搭载部20的下侧突出。开关14具备配置在键盘电路15下表面的橡胶片。
[0056]在该橡胶片，穹顶状的膨胀部向下方突出形成，在该穹顶状的膨胀部的内部，设置三个接点部14a、14b、14c。该三个接点部14a、14b、14c具备在橡胶片的膨胀部的内部设置的三个可动接点和在键盘电路15的下方的面设置的三个固定接点，三个可动接点分别可接触及离开地依次接触三个固定接点。
[0057]由此，开关14构成为，当配置在键盘电路15的下方的面并向基板搭载部20的下方突出的橡胶片的膨胀部通过音锤部件13的开关按压部32而被从下侧按压时，膨胀部弹性变形，在其内部设置的三个接点部14a、14b、14c的各可动接点在不同的定时依次接触键盘电路15的各固定接点，从而进行开关并输出接通信号。
[0058]S卩，该开关14构成为，作为三个接点部14a、14b、14c的各可动接点与各固定接点之间的距离各不相同地形成，从而当橡胶片的膨胀部被音锤部件13的开关按压部32按压而弹性变形时，在第I接点部14a接通后，第2接点部14b接通，并在第2接点部14b接通后，第3接点部14c接通。由此，三个接点部14a、14b、14c具有时间差地依次进行开关。
[0059]由此，该开关14构成为，三个接点部14a、14b、14c具有时间差地依次开关，从而能够得到对音源指示发音开始的键接通(key-on)数据，并能够得到与音锤部件13的转动速度即按键速度有关的数据、即对音乐的音量、音色等音乐特性进行初始控制的初始接触(initial-touch)数据。
[0060]下面，说明本实施方式的键盘电路15内的开关矩阵的概念。
[0061]图2是表示本实施方式的键盘装置I (参照图1)的键盘电路15内的开关矩阵的概念图。
[0062]键盘电路15内的开关矩阵层叠三层矩阵MLO?ML2而构成。第k层(k为O?2中任一整数值)矩阵MLk中，扫描用输出信号KEO?KE3用的4条线与输入信号KIO?KI21用的22条线相互交叉配置。即，第k层矩阵中，能检测4X22 = 88 (个)开关的通断，在开关矩阵整体中，能检测88 (个/层)X3 (层)= 264个开关的通断。
[0063]关于将三层矩阵MLO?ML2中的哪层设为有效，通过后述的信号KBO?KB2 (图3?图5)来选择控制。详细内容参照图3?图5进行后述，信号KBO对应于第I接点部14a，信号KBl对应于第2接点部14b，信号KB2对应于第3接点部14c。另外，第I层矩阵MLO对应于第I接点部14a，第2层矩阵MLl对应于第2接点部14b，第3层矩阵ML2对应于第3接点部14c。因而，由信号KBO控制第I层矩阵MLO的有效无效，由信号KBl控制第2层矩阵MLl的有效无效，由信号KB2控制第3层矩阵ML2的有效无效。
[0064]这里，二维开关矩阵如图9所示，是指在键盘电路15上由单一层(矩阵)形成的矩阵。相对于此，三维开关矩阵如图2所示，是指在键盘电路15上由2以上的多层形成的矩阵。
[0065]下面，说明安装了图2的开关矩阵的电子乐器的键盘电路15。
[0066]图3是表示本实施方式的电子乐器的键盘电路15中的、开关矩阵的结构例的图。
[0067]图3中，示出了图1的键盘装置I的键盘电路15中、构成开关矩阵开关的88键3接点的电路中、由第j个输入信号KIj检测通断的三层矩阵MLO?ML2的各开关。
[0068]S卩，图3所示的开关组51由以第j个输入信号KIj检测通断的开关组51-1?51-4构成。开关组51-0由以扫描用输出信号KEO检测通断的、分别属于三层矩阵MLO?ML2的三个开关构成。开关组51-1由以扫描用输出信号KEl检测通断的、分别属于三层矩阵MLO?ML2的三个开关构成。开关组51-2由以扫描用输出信号KE2检测通断的、分别属于三层矩阵MLO?ML2的三个开关构成。开关组51-3由以扫描用输出信号KE3检测通断的、分别属于三层矩阵MLO?ML2的三个开关构成。
[0069]S卩，本实施方式中因为存在22条输入信号KIO?KI21，所以实际上由22个开关组51构成键盘电路15。
[0070]下面，参照图4，示出了图3所示的键盘电路15中、由第j个输入信号KIj且第i个扫描用输出信号KEi检测通断的三层矩阵MLl?ML3的各开关的详细结构例。
[0071]图4是表示本实施方式的电子乐器的键盘电路15的图3所示的一部分的详细结构例的图。
[0072]开关SWO?SW2分别与由第j个输入信号KIj且第i个扫描用输出信号KEi检测通断的键所搭载的第I接点部14a、第2接点部14b及第3接点部14c相对应。
[0073]用于使矩阵MLk有效的控制信号KBk,经基极电阻(base resistor)Rk与加速电容(speed-up capacitor)Ck的并联连接,被供给到接点用晶体管TRk的基极。在接点用晶体管TRk的集电极，连接有开关SWk的一端。在开关SWk的另一端，连接有输入信号KIj的布线。电源电压Vdd经电阻RuO连接于输入信号KIj的布线。另外，在接点用晶体管TRk的发射极，连接有扫描用输出信号KEi的布线。
[0074]这里，说明开关组51-1的动作。
[0075]晶体管TRk与其他晶体管排他地动作，当控制信号KBO为H电平且扫描用输出信号KEj为L电平时，成为O N (导通)状态。因此，若开关SWk为接通状态，则由于晶体管TRk导通，所以输入信号KIi成为L电平。另一方面，在开关SWk为断开状态的情况下，由于电流不流经晶体管TRk，所以输入信号KIi成为H电平。
[0076]S卩，对于由第j个输入信号KIj且第i个扫描用输出信号KEi检测通断的键所搭载的第I接点部14a (开关SW0)，在扫描用输出信号KEi为L电平且控制信号KBO为H电平的情况下，分别在输入信号KIi为L电平时检测为接通状态，在输入信号KIi为H电平时检测为断开状态。
[0077]同样，对于由第j个输入信号KIj且第i个扫描用输出信号KEi检测通断的键所搭载的第2接点部14a (开关SWl )，在扫描用输出信号KEi为L电平且控制信号KBl为H电平的情况下，分别在输入信号KIi为L电平时检测为接通状态，在输入信号KIi为H电平时检测为断开状态。
[0078]对于由第j个输入信号KIj且第i个扫描用输出信号KEi检测通断的键所搭载的第2接点部14a (开关SWl )，在扫描用输出信号KEi为L电平且控制信号KBl为H电平的情况下，分别在输入信号KIi为L电平时检测为接通状态，在输入信号KIi为H电平时检测为断开状态。
[0079]下面，参照图5来说明图3所示的键盘电路15中的开关矩阵的动作。
[0080]图5是说明图3所示的本实施方式的键盘电路15中的开关矩阵的动作概要的时序图。
[0081]图5中，从上向下顺序示出了扫描用输出信号KEO?KE3、控制信号KBO?KB2、及预充电信号PRC各自中流过的信号的时序图。
[0082]首先，在时刻tl时，扫描用输出信号KEO?KE3中，仅扫描用输出信号KEO为L电平，除此以外为H电平，并且，控制信号KBO?KB2中，仅控制信号KBO为H电平，除此以外为L电平。
[0083]由此，由各个输入信号KIO?KI21且扫描用输出信号KEO检测通断的键所分别搭载的22个第I接点部14a成为通断的检测对象。对于输入信号KI j，图4的开关组51-0中的开关SWO成为通断的检测对象。
[0084]此时,参照图4如上所述,分别检测为，与输入信号KIO?KI21中的L电平信号相对应的开关SWO (第I接点部14a)为接通状态，与H电平信号相对应的SWO (第I接点部14a)为断开状态。
[0085]之后，在时刻t2时，控制信号KBO从H电平切换为L电平，在时刻3时，控制信号KBl从L电平切换为H电平。S卩，在时刻t3时，扫描用输出信号KEO?KE3中，仅扫描用输出信号KEO为L电平，除此以外为H电平，并且，控制信号KBO?KB2中，仅控制信号KBl为H电平，除此以外为L电平。
[0086]由此，由各个输入信号KIO?KI21且扫描用输出信号KEO检测通断的键所分别搭载的22个第2接点部14b成为通断的检测对象。对于输入信号KI j，图4的开关组51-0中的开关SWl成为通断的检测对象。
[0087]此时，参照图4如上所述，分别检测为，与输入信号KIO?KI21中的L电平信号相对应的开关SWl (第2接点部14b)为接通状态，与H电平信号相对应的SWl (第2接点部14b)为断开状态。
[0088]之后，在时刻t4时，控制信号KBl从H电平切换为L电平，在时刻5时，控制信号KB2从L电平切换为H电平。S卩，在时刻t5时，扫描用输出信号KEO?KE3中，仅扫描用输出信号KEO为L电平，除此以外为H电平，并且，控制信号KBO?KB2中，仅控制信号KB2为H电平，除此以外为L电平。
[0089]由此，由各个输入信号KIO?KI21且扫描用输出信号KEO检测通断的键所分别搭载的22个第3接点部14c成为通断的检测对象。对于输入信号KI j，图4的开关组51-0中的开关SW2成为通断的检测对象。
[0090]此时,参照图4如上所述,分别检测为，与输入信号KIO?KI21中的L电平信号相对应的开关SW2 (第3接点部14c)为接通状态，与H电平信号相对应的SW2 (第3接点部14c)为断开状态。
[0091]之后，在时刻t6时，控制信号KB2从H电平切换为L电平。
[0092]这样，在时刻tl?时刻t6的期间，仅扫描用输出信号KEO为L电平,控制信号KBO?KB2分别依次变为H电平。由此，对于由各个输入信号KIO?KI21且扫描用输出信号KEO检测通断的键所分别搭载的22个第I接点部14a (开关SW0)、22个第2接点部14b(开关SWl)及22个第3接点部14c (开关SW2)，分别按这一顺序依次检测通断。
[0093]以下同样，在时刻t7?时刻t8的期间,这次仅扫描用输出信号KEl为L电平,控制信号KBO?KB2分别依次变为H电平。由此，对于由各个输入信号KIO?KI21且扫描用输出信号KEl检测通断的键所分别搭载的22个第I接点部14a(开关SW0)、22个第2接点部14b (开关SWl)及22个第3接点部14c (开关SW2)，分别按这一顺序依次检测通断。
[0094]另外，在时刻t9?时刻tlO的期间，这次仅扫描用输出信号KE2为L电平，控制信号KBO?KB2分别依次变为H电平。由此，对于由各个输入信号KIO?KI21且扫描用输出信号KE2检测通断的键所分别搭载的22个第I接点部14a (开关SW0)、22个第2接点部14b (开关SWl)及22个第3接点部14c (开关SW2)，分别按这一顺序依次检测通断。
[0095]另外，在时刻til?时刻tl2的期间，这次仅扫描用输出信号KE3为L电平，控制信号KBO?KB2分别依次变为H电平。由此，对于由各个输入信号KIO?KI21且扫描用输出信号KE3检测通断的键所分别搭载的22个第I接点部14a(开关SW0)、22个第2接点部14b (开关SWl)及22个第3接点部14c (开关SW2)，分别按这一顺序依次检测通断。
[0096]这样，在时刻tl?时刻tl2的期间，检测电子乐器的全部88键的第I接点部14a(开关SW0)、第2接点部14b (开关SWl)及22个第3接点部14c (开关SW2)各自的通断。
[0097]另外，由于扫描用输出信号KEO?KE2的重复周期设计成50?100 μ sec左右一次循环，所以实际上键速度检测的分辨率为50?100μ sec。
[0098]另外，预充电信号PRC以与参照图9所述的现有的PRC同样的用途而被使用。即，预充电信号PRC使输入信号KIO?KI21的上升加速从而实现高速扫描。通过供给该预充电信号PRC，因上拉(pull-up)而输入信号KI侧不会回到H电平，能加快上升特性。
[0099]如上所述，通过适用三维开关矩阵，能以与现有的2接点检测用开关矩阵(二维开关矩阵)同等的布线数进行接点部14a、14b、14c的3接点检测。因此，能以现有的基板尺寸且以单面基板来实现本实施方式的作为3接点检测电路的键盘电路15。以往搭载二极管用于矩阵，但这里由于采用晶体管而发生成本上升，但由于半导体部件的材料费用小而批量生产效率大，所以能期待因大量使用而造成的单价下降。与现状下采用双面基板造成的单价上升相比，成本上升量足够小，所以能使本发明的成本效果提高。
[0100]下面，参照图6，根据来自开关矩阵的输入信号KIO?KI21，说明各键的开关的通断检测手法的一例。
[0101]图6是表示本实施方式的电子乐器的键盘电路15中、开关矩阵以外的结构例的图。
[0102]采用二维开关矩阵的3接点检测用键盘电路与采用三维开关矩阵的3接点检测用键盘电路(图3、图4)原本在矩阵结构与动作定时上彼此完全不同。这里，所谓采用二维开关矩阵的3接点检测用键盘电路，不是【背景技术】中说明的现有的图9的电路，虽未图示，但是指具有88 (键)X 3 (接点/键)=264个开关的键盘电路。
[0103]因此，采用三维开关矩阵的键盘电路通常不能原样适用二维开关矩阵用的电路、例如进行键的通断检测及速度计算的电路，而需再设计。
[0104]但是，出于键盘电路在生产上的方便，若能实现与采用二维开关矩阵的键盘和采用三维开关矩阵的键盘这双方相对应的键盘电路，则是优选的。即，作为L SKLarge ScaleIntegration)中搭载的键盘电路，期望能对应于新旧双方键盘。
[0105]因此，本实施方式的键盘电路15具有仅通过端子处理就能与现有的采用二维开关矩阵的键盘和采用三维开关矩阵的新的键盘这双方相对应的结构。
[0106]电子乐器的键盘电路15除上述图3的三维开关矩阵或现有的二维开关矩阵外，如图6所示，具备Key块71、Keyplus块72和多个选择器S (这里为4个选择器SO?S4)。
[0107]Key块71与Keyplus块72经多个选择器SO?S4连接。
[0108]选择器Sm (m为O?4中任意整数值)具备两个输入端A、B和一个输出端Y。
[0109]关于选择器Sm，在选择采用二维开关矩阵的现有键盘的情况下选择输入端A，在选择采用三维开关矩阵的新的键盘的情况下选择输入端B，输入到输入端A或B的信号从输出端Y输出。
[0110]通过准备多个(这里为五个)这样的选择器Sm并适当配置，与采用三维开关矩阵的新的键盘及采用二维开关矩阵的现有键盘中的任一种键盘都能够对应。
[0111]Key块71是用于输入三个信号FI [10:0]、SI [10:0]、TI [10:0]并检测各键的3接点的通断状态的电路，构成为适用于二维开关矩阵的接点检测用电路。
[0112]向Key块71输入的输入信号中，信号FI[ 10:0]是表不第I接点部14a的状态的输入信号，信号SI [10:0]是表不第2接点部14b的状态的输入信号,信号TI [10:0]是表示第3接点部14c的状态的输入信号。
[0113]这里，括号内的数值表示键盘电路15内的开关矩阵中配置的该信号用的布线的数量。具体地，例如，所谓信号FI [10:0]，表示键盘电路15内的开关矩阵中配置的第I接点部14a的布线数为10条。同样，所谓信号SI [10:0],表不键盘电路15内的开关矩阵中配置的第2接点部14b的布线数为10条。同样，所谓信号TI [10:0]，表示键盘电路15内的开关矩阵中配置的第3接点部14c的布线数为10条。[0114]另外，从Key块71输出的信号中，信号PRC表示预充电信号，信号KC [7:0]表示扫描用输出信号。
[0115]选择器SO~S4中，在选择了采用二维开关矩阵的键盘的情况下，从Key块71输出的扫描输出信号KC [7:0]被输出到二维开关矩阵(2D_matrix)。由于来自二维开关矩阵(2D_matrix)的输入信号 KI [10:0]、KI [21:11]、FI [ 10:0]直接被输入 Key 块 71，所以二维开关矩阵用的检测电路原样发挥作用，能检测键的通断状态及键速度。这里，输入信号KI [10:0]、[21:11]对应于图9所示的现有的2接点用的二维开关矩阵的输入信号KIO~KI21。由于在图9所示的二维开关矩阵中为2接点用，在这里为3接点用，所以输入信号FI[10:0]是相应地因检测对象的开关增加而追加的信号。
[0116]KeyPlus块72表示采用三维开关矩阵的新的3接点检测用的电路。
[0117]KeyPlus块72将基本时钟分频，分别生成并输出例如图5的时序图所示的信号中的扫描用输出信号KE [3:0]、控制信号KB [2:0]、预充电信号K PRC (图5的PRC)。并且，Keyplus块72从三维开关矩阵(3D_matrix)取入输入信号KI [21:11]及KI [10:0]。
[0118]Keyplus块72将取入的输入信号KI [21:11]及KI [10:0]即开关状态存储在寄存器中，将与扫描用输出信号KE [3:0]及控制信号KB [2:0]对应的开关的状态(对应关系参照图8)作为输入信号FI [10:0]、输入信号SI [10:0]、或输入信号TI [10:0]输出到Key块71。由此，即便是在采用三维开关矩阵的新键盘的连接时，也能由原本作为二维开关矩阵用的检测电路的Key块71进行检测。
[0119]下面，参照图7来说明扫描用输出信号KE [3:0]、控制信号KB [2:0]及输入信号KI [21:0]与三维开关矩阵(3D_matix)内的检测对象的开关之间的对应关系。
[0120]图7是表不图6所不的扫描用输出信号KE[3:0]、控制信号KB [2:0]及输入信号KI [21:0]与三维开关矩阵(3D_matrix)内的检测对象的开关的状态之间的对应关系的图。
[0121]状态Fm (O兰m兰87)表示第m+1个键的第I接点部14a (图4的开关SW0)的状态，Sm表示第m+1个键的第2接点部14b的状态，状态Tm表示第m+1个键的第3接点部14c的状态。这些表示各接点部14a、14b、14c的各自状态的信息被取入Keyplus块72，存储在寄存器的一区域中，作为输入信号FI [10:0]、输入信号SI [10:0]、或输入信号TI [10:0]输出到Key块71。
[0122]下面，参照图8，说明扫描用输出信号KC[7:0]、输入信号FI [10:0],SI [10:0]、TI [10:0]与二维开关矩阵(2D_matix)内的检测对象的开关的对应关系。
[0123]图8是表示图6所示的根据扫描用输出信号KC[7:0]与输入信号FI [10:0],SI[10:0]、TI [10:0]而确定的、二维开关矩阵(2D_matrix)内的检测对象的开关的状态的关系图。
[0124]状态Fp (O写P写87)表示第p+1个键的第I接点部14a的状态，状态Sp(O ^ q ^ 87)表示第p+1个键的第2接点部14b的状态，状态Tp表示第p+1个键的第3接点部14c的状态。
[0125]Keyplus块72对应于从Key块71输入的扫描用输出信号KC [7:0]，输出与图8对应的开关状态，由此Key块71 —次扫描经由Keyplus块72的开关状态。因此，不仅能原样使用二维开关矩阵用的键盘电路，还能实现向二维开关矩阵的连接。另外，为了不使键速度的检测精度劣化，还能将对二维开关矩阵用的检测电路的处理周期进行确定的扫描用输出信号KC [7:0]作为同步信号，使Keyplus块72动作。但是，即便在该情况下，也因为键速度的计测分辨率较小，为50?100 μ sec，所以认为影响不大。
[0126]如以上说明的那样，电子乐器的键盘电路15按多个接点部14a、14b、14c的每个，分别具备作为状态检测用的输入输出用端子而具有3端子以上的接点用晶体管TRk、与向接点用晶体管TRk及接点部14a、14b、14c的布线部，将多个接点部14a、14b、14c的每个的接点用晶体管TRk及布线部立体地分割成多个层来配置，并且，键盘电路15对于通断状态对应于多个键12各自的按键操作而变化的、多个按每个键12设置了 I个以上的接点部14a、14b、14c，分别检测通断状态。
[0127]由此，通过将构成多个控制信号组的布线立体地分割成多个层来构成，能以与现有的2接点检测矩阵同等的布线数进行接点部14a、14b、14c的3接点检测。因此，能以现有的基板尺寸来布线，用廉价的单面基板也能构成3接点检测电路。因此，与以往相比，能大幅度削减键盘开关用基板的布线数，能提供单面基板也能布线的电子乐器的键盘电路。
[0128]并且，接点部14a、14b、14c按N种键12每个而设置M种。接点用晶体管TRk设有3端子作为输入输出用端子，接点用晶体管TRk的3端子中，向第I端子供给从M种中确定检测对象的接点部的种类的控制信号KBk，向第2端子供给从N个键中确定具有检测对象的接点部的键的扫描用输出信号KEi，在第3端子上连接有接点部14a、14b、14c，根据M种控制信号KBk的状态、P种扫描用输出信号KEi的状态、及经接点用晶体管TRk向第3端子供给的{(N X M) / (Μ X P)}种输入信号KIj的组合，检测N X M个接点部14a、14b、14c的通断状态。
[0129]由此，不采用现有的将I输出I输入二维配置的矩阵结构，通过实现将2输出I输入三维配置的矩阵结构，能提供布线数少的高效的开关矩阵。
[0130]因此，由于能以与现有开关矩阵同等的布线数来扫描1.5倍数量的开关，所以能以与以往同等的尺寸与成本来实现如电钢琴的键盘那样的面积制约严格的开关用基板。
[0131]并且，按多个接点部14a、14b、14c的每个所设置的接点用晶体管TRk是能2输入控制的晶体管。
[0132]本实施方式中，不采用现有的将I输出I输入二维配置的矩阵结构，为了实现三维配置2输出I输入的矩阵结构，代替二维矩阵中的二极管，采用晶体管并利用晶体管的2输入控制来扫描与其连接的开关。
[0133]由此，能提供布线数少的高效的开关矩阵。
[0134]另外，在上述实施方式中，适用本发明的键盘装置I以电钢琴为例进行说明，但不特别限定于此。
[0135]例如，本发明能适用于一般具有键盘的电子键盘装置。具体地，例如本发明能适用于电子琴、羽管键琴(harpsichord)等的键盘装置。
[0136]另外，在上述实施方式中采用晶体管，但不特别限定于此。例如，即便代替晶体管而搭载具有同等功能的I C也能构成同样的矩阵，但目前认为优选采用安装面积、成本均实用的晶体管。
[0137]另外，在上述实施方式中，构成为，在扫描了新矩阵的状态后变换为现有矩阵的格式(format)并连接于现有的通断、键速度的检测电路,利用切换电路,无论现有键盘还是新键盘均可连接。[0138]上述一系列处理既可由硬件执行，也可由软件执行。
[0139]在由软件执行一系列处理的情况下，构成该软件的程序从网络或记录介质安装到计算机等中。
[0140]计算机也可以是组装入专用硬件的计算机。另外，计算机也可以是可通过安装各种程序来执行各种功能的计算机、例如通用的个人计算机。
[0141]包含这样的程序的记录介质不仅由为了向用户提供程序而与装置主体分开配发的可移动介质构成，也可由在事先组装入装置主体的状态下提供给用户的记录介质等构成。可移动介质例如由磁盘(包含软盘)、光盘、或磁光盘等构成。光盘例如由CD-ROM(Compact Disk-Read Only Memory)> DVD (Digital Versatile Disk)等构成。磁光盘由MD (Min1-Disk)等构成。另外，在事先组装入装置主体的状态下提供给用户的记录介质例如由记录有程序的ROM或存储部中包含的硬盘等构成。
[0142]另外，本说明书中，描述在记录介质中记录的程序的步骤，按其顺序时间序列地执行的处理当然不一定时间序列地处理，也包含并列或单独地执行的处理。
[0143]以上说明了本发明的几个实施方式，但这些实施方式不过是示例，不限定本发明的技术范围。本发明能采取其他各种实施方式，并且，在不脱离本发明主旨的范围下，能进行省略或置换等各种变更。这些实施方式或其变形包含在本说明书等中记载的发明范围或主旨中，并包含在权利要求中记载的发明与其均等的范围中。
【权利要求】
1.一种键盘电路，具备: 接点部，分别对应于多个键而设置，通断状态对应于对该键的按键放键操作而变化；元件，按每个所述键而设置，具有三个以上输入输出用端子，并且在某一个输入输出用端子上连接所述接点部；以及 布线部，对所述元件各自的剩余的输入输出用端子的一个供给开关信号，并对另一个输入输出用元件供给控制信号，并且，通过由所述控制信号将所供给的所述开关信号以时分割的方式向所述接点部供给，输出表示所述接点部各自的通断状态的信号。
2.根据权利要求1所述的键盘电路， 按多个所述接点部的每个而设置的所述元件，是能实现2输入控制的晶体管。
3.根据权利要求1所述的键盘电路， 所述接点部按N个键的每个而设有M种， 所述元件设有3端子作为输入输出用端子， 所述元件的3端子中，向第I端子供给第I控制信号，向第2端子供给第2控制信号，在第3端子连接有所述接点部，该第I控制信号从所述M种中确定检测对象的所述接点部的种类，该第2控制信号从所述N个键中确定具有检测对象的所述接点部的键， 通过M种所述第I控制信号的状态、P种所述第2控制信号的状态、以及经所述元件而向所述第3端子供给的{(NXM) / (MXP)}种扫描信号的组合，检测NXM个所述接点部的通断状态。
4.根据权利要求3所述的键盘电路， 按多个所述接点部的每个而设置的所述元件，是能实现2输入控制的晶体管。
5.一种键盘电路的检测方法，该键盘电路具有:分别对应于多个键而设置、通断状态对应于对该键的按键放键操作而变化的接点部；以及按每个所述键而设置、具有三个以上输入输出用端子的元件；在各所述元件的某一个输入输出端子上连接所述接点部， 该键盘电路的检测方法具备如下步骤: 向所述元件各自的剩余的输入输出用端子的一个输入开关信号，并且向另一个输入输出用元件输入控制信号， 通过由所述控制信号将所输入的所述开关信号以时分割的方式向所述接点部供给，输出表示所述接点部各自的通断状态的信号。
6.根据权利要求5所述的键盘电路的检测方法， 按多个所述接点部的每个而设置的所述元件，是能实现2输入控制的晶体管。
7.根据权利要求5所述的键盘电路的检测方法， 所述接点部按N个键的每个而设有M种， 所述元件设有3端子作为输入输出用端子， 所述元件的3端子中，向第I端子供给第I控制信号，向第2端子供给第2控制信号，在第3端子连接有所述接点部，该第I控制信号从所述M种中确定检测对象的所述接点部的种类，该第2控制信号从所述N个键中确定具有检测对象的所述接点部的键， 通过M种所述第I控制信号的状态、P种所述第2控制信号的状态、以及经所述元件而向所述第3端子供给的{(NXM) / (MXP)}种扫描信号的组合，检测NXM个所述接点部的通断状态。
8.根据权利要求7所述的键盘电路的检测方法，按多个所述接点部的每个而设置 的所述元件，是能实现2输入控制的晶体管。
【文档编号】G10H1/34GK103514869SQ201310258019
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2013年6月26日 优先权日:2012年6月27日
【发明者】金子洋二 申请人:卡西欧计算机株式会社