(57)【要約】【課題】水分による影響を抑制して人体の接触位置を良好に検出することができる電子管楽器用リード、及び、当該リードを適用した電子管楽器を提供する。【解決手段】電子管楽器１００のマウスピース１０に適用されるリード本体２２は、第１層Ｌ１のセンサ電極３２と、第２層Ｌ２の配線群４４と、第３層Ｌ３のシールド電極５２と、第４層Ｌ４の接地電極６２における各平面パターンが平面視して重なるように積層された積層構造を有している。センサ電極３２はマウスピース１０を咥えた際のリップＬＰの接触位置を検出するための静電容量方式のセンサであり、シールド電極５２にはセンサ電極３２から出力されるタッチ検出信号の波形変化に同期するようにシールド信号が印加される。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
唇の接触位置を検出するためのセンサ電極が配置されているセンサ層と、
前記センサ層よりマウスピースの内側に積層配置されるシールド層であって、シールド信号が印加されるシールド電極が、前記センサ電極と積層方向において重なる第１領域と、重ならない第２領域と、を有するシールド層と、
前記シールド層より前記マウスピースの内側に積層配置される接地層であって、接地電極が、前記センサ電極と積層方向において重なるように配置されている接地層と、
を有する電子管楽器用リード。
【請求項２】
前記センサ層に、前記センサ電極は複数配置されており、
前記シールド層と前記センサ層の間に、基端側から延びて前記複数のセンサ電極にそれぞれ繋がる配線が配置されている配線層を有する、請求項１に記載の電子管楽器用リード。
【請求項３】
前記センサ層に設けられるセンサ電極、前記配線層に設けられる配線、前記シールド層に設けられるシールド電極は、いずれも平面視したときに前記接地層に設けられる接地電極に覆い隠される、請求項２に記載の電子管楽器用リード。
【請求項４】
基端側における短手方向の長さは、先端側における短手方向の長さより短い、請求項１から３のいずれかに記載の電子管楽器用リード。
【請求項５】
請求項１から３のいずれかに記載の電子管楽器用リードと、
前記電子管楽器用リードが着脱可能に固定されているリードユニットと、
前記リードユニットが着脱可能に固定されているマウスピースと、
少なくとも１つのプロセッサと、
を備え、
前記少なくとも１つのプロセッサは、前記センサ電極からの検出信号に基づいて決定される唇の接触位置に応じた楽音が出力されるように制御する、電子管楽器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子管楽器のマウスピースの構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、アコースティック管楽器の形状や演奏方法を模した電子管楽器が知られている。例えば、サクソフォンやクラリネット等を模した電子管楽器においては、楽器本体に設けられた音高キーを操作することにより楽音の音程が指定され、マウスピースに吹き込む息の吹圧により音量が制御され、また、マウスピースを咥えたときの唇の位置や舌の接触状態、噛み圧等により音色が制御される。
【０００３】
このような電子管楽器に適用されるマウスピースは、例えば特許文献１に記載されているように、マウスピース本体にリードを組み付けた構造を有し、リードには演奏時に唇の位置や舌の接触状態を検出するための感圧センサが複数設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−７２８５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した特許文献に記載されているようなマウスピースにおいては、唇の位置や舌の接触状態を検出するために感圧センサが用いられているが、一般に感圧センサは、応答性（レスポンス）が低いため、唇や舌の微妙な触れ加減と位置変化により楽音を制御するアコースティック管楽器に近い演奏感や演奏表現を再現できない場合があった。
【０００６】
一方、近年、スマートフォンやタブレット端末等の普及に伴って、静電容量方式のタッチセンサやタッチパネルにおける応答性や検出精度が著しく向上している。この方式のタッチセンサは、人体との間に生じる静電容量の変化を検出するものであるため、上述したマウスピースのリードにセンサとして適用した場合、唾液や呼気に含まれる水滴や水分の付着により応答性や検出精度が影響を受ける場合があるという問題を有していた。
【０００７】
そこで、本発明は、水分による影響を抑制して人体の接触位置を良好に検出することができる電子管楽器用リード、及び、当該リードを適用した電子管楽器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る電子管楽器用リードは、
唇の接触位置を検出するためのセンサ電極が配置されているセンサ層と、
前記センサ層よりマウスピースの内側に積層配置されるシールド層であって、シールド信号が印加されるシールド電極が、前記センサ電極と積層方向において重なる第１領域と、重ならない第２領域と、を有するシールド層と、
前記シールド層より前記マウスピースの内側に積層配置される接地層であって、接地電極が、前記センサ電極と積層方向において重なるように配置されている接地層と、
を有する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、電子管楽器のマウスピースにおいて、演奏時の水分による影響を抑制して人体の接触位置を良好に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係る電子管楽器の一実施形態を示す外観図である。
【図２】本発明に係る電子管楽器に適用されるマウスピースの一実施形態を示す概略図である。
【図３】一実施形態に適用されるマウスピースと演奏者の口腔との接触状態を示す概略図である。
【図４】一実施形態に適用されるリード本体の一例を示す概略平面図である。
【図５】一実施形態に適用されるリード本体の積層構造の一例を示す概略図（その１）である。
【図６】一実施形態に適用されるリード本体の積層構造の一例を示す概略図（その２）である。
【図７】一実施形態に適用されるリード本体のセンサ電極とシールド電極との関係を示す概略図層である。
【図８】一実施形態に適用されるリード本体の積層構造の具体例を説明するための図である。
【図９】一実施形態に適用される積層構造による作用効果を説明するための図である。
【図１０】一実施形態に適用されるシールド信号による作用効果を説明するための図である。
【図１１】一実施形態に適用されるシールド電極の開口率による作用効果を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明に係る電子管楽器用リード、及び、当該リードを適用した電子管楽器の実施形態について図面を参照しながら詳しく説明する。
【００１２】
（電子管楽器）
まず、本発明に係る電子管楽器について簡単に説明する。本実施形態においては、一例としてサクソフォン形の電子管楽器を示して説明するが、本発明はこの形態に限定されるものではなく、クラリネット等の、リードを備えた他のアコースティック管楽器を模した電子楽器にも適用することができるものである。
図１は、本発明に係る電子管楽器の一実施形態を示す外観図である。図１Ａは、本実施形態に係る電子管楽器を示す側面図であり、図１Ｂは、電子管楽器の正面図である。
【００１３】
本発明が適用される電子管楽器１００は、例えば図１Ａ、図１Ｂに示すように、アコースティック管楽器のサクソフォンを模した外観を有し、管状の筐体を有する管体部２の一端側（図面上方端側）に演奏者が口に咥えるマウスピース１０が取り付けられ、他端側（図面下方端側）に楽音を発生するスピーカを有するサウンドシステム４が設けられている。また、管体部２の一側面（図１Ａの右方側の側面、図１Ｂの正面側の側面）には、演奏者（ユーザ）が指で操作することにより音高を決定する操作子６が複数配置されるとともに、他の側面（図１Ａの左方側の側面）には、電子管楽器１００における演奏状態を制御するための各種の操作スイッチや電源スイッチ等を有する操作部８が設けられている。また、図示を省略するが、管体部２には、マウスピース１０に設けられた各種センサからの検出信号や、操作子６における運指信号、操作部８からの制御信号に基づいて、サウンドシステム４から発生する楽音の音程や音量、音色等を制御する制御部が設けられている。
【００１４】
（マウスピース）
図２は、本発明に係る電子管楽器に適用されるマウスピースの一実施形態を示す概略図である。図２Ａは、本実施形態に係るマウスピースを示す概略断面図であり、図２Ｂは、マウスピースに適用されるリードユニットを示す概略斜視図であり、図２Ｃは、リードユニットの組み付け構造を示す概略斜視図である。また、図３は、本実施形態に適用されるマウスピースと演奏者の口腔との接触状態を示す概略図である。
【００１５】
マウスピース１０は、図２Ａに示すように、概略、マウスピース本体１１と、リードユニット２０とを有し、マウスピース本体１１の開口部１２に対して、リードユニット２０に設けられた薄板状のリード部２１を対向させて、演奏者が息を吹き込む吹込口となる僅かな隙を有するように、図示を省略した固定機構により組み付け固定されている。すなわち、リード部２１を有するリードユニット２０は、アコースティック管楽器のリードと同様に、マウスピース本体１１の下方側（図２Ａの下方側）の位置に組み付けられ、リード部２１の基端側（図２Ａ〜図２Ｃの右方側；管体部側）を固定端とすることにより、吹込口側となる先端側（図２Ａ〜図２Ｃの左方側）が自由端を形成する。
【００１６】
リードユニット２０は、例えば図２Ｂ、図２Ｃに示すように、リード本体２２と、リード本体２２を収納する溝部２３ａが設けられたユニット本体２３と、ユニット本体２３の溝部２３ａに収納されたリード本体２２を封止して外的環境から保護するカバー部材２４と、を有している。ここで、リード本体２２には、演奏者がマウスピース１０を口に咥えた際に、唇の接触位置や舌の接触状態を検出するための静電容量方式のタッチセンサが複数配置されている。また、リード本体２２が収納されるユニット本体２３には、少なくとも、リード本体２２に配列されたタッチセンサからの出力信号に基づいて検出した唇の接触位置や舌の接触状態に関する情報を、管体部２に設けられた制御部に送信する機能、及び、リード部２１における水分の付着等に起因するタッチセンサの検出感度への影響を抑制するためのシールド信号を印加する機能を備えた制御ＩＣ（図示を省略）が内蔵されている。リード本体２２と制御ＩＣとは、リード本体２２及びユニット本体２３に設けられた配線層及び電極パッドを介して電気的に接続されている。なお、リード本体２２の配線構造、及び、リード本体２２と制御ＩＣとの接続関係の具体例については後述する。
【００１７】
電子管楽器１００の演奏状態において、例えば図３に示すように、上述したような構造を有するマウスピース１０に対して、演奏者が上側前歯Ｅ１をマウスピース本体１１の上部に当て、下側前歯Ｅ２を下側のリップ（下唇）ＬＰで巻き込んでリード部２１に押し付けることにより、マウスピース１０は上下方向から挟み込まれて保持される。このとき、ユニット本体２３に内蔵された制御ＩＣは、リード部２１に配列された複数のタッチセンサからの出力信号（センサ出力値）に基づいてリップＬＰの接触位置（リップポジション）やタン（舌部）ＴＮの接触状態を検出する。管体部２に設けられた制御部は、制御ＩＣにより検出されたリップＬＰの接触位置に応じて、発生する楽音の音色（音高）を制御し、また、タンＴＮの接触状態に応じて、タンギング（楽音のノートオン、ノートオフ）を制御する。ここで、リードユニット２０に内蔵される制御ＩＣ、及び、管体部２に設けられた制御部は、本発明に係る電子管楽器のプロセッサに対応する。
【００１８】
（リード）
次に、本実施形態に適用されるリード（リード本体）の具体例について図面を参照して詳しく説明する。
図４は、本実施形態に適用されるリード本体の一例を示す概略平面図である。ここで、図４に示すリード本体２２は、図３に示した演奏状態においてリップＬＰやタンＴＮが接触する側（又は、図２に示したマウスピース１０の下方側）から見た平面図である。また、図４においては、リード本体２２と制御ＩＣとの接続関係を示す。
【００１９】
本実施形態に適用されるリード本体２２は、図２Ｃに示したように、帯状（又は平板状）の外形を有し、例えば図４に示すように、平面視して（図４の紙面に垂直方向から見て）、複数のセンサ電極３２ａ〜３２ｍが配置されたタッチセンサ領域２２ａと、当該領域２２ａに隣接して、複数の電極パッドからなる電極パッド群３５が配置された外部接続領域２２ｂと、を有している。外部接続領域２２ｂに設けられた電極パッド群３５は、それぞれ個別の導電層や配線を介して、ユニット本体２３に内蔵された制御ＩＣ２５に接続されている。具体的には、後述するように、リード本体２２は複数の導電層（電極層や配線層）がそれぞれ絶縁層を介して積層された構造を有し、センサ層に設けられた複数のセンサ電極３２ａ〜３２ｍがそれぞれ接続された電極パッド群３５は、制御ＩＣ２５の容量検出端子ＣＳに個別に接続されている。ここで、複数のセンサ電極３２ａ〜３２ｍは、それぞれ静電容量方式のタッチセンサを形成する。また、シールド層に設けられたシールド電極が接続された電極層（図ではスルーホール３６ａ、３６ｂ）は、制御ＩＣ２５のシールド信号端子ＳＨに接続され、接地層に設けられた接地電極が接続された電極層（図ではスルーホール３８ａ、３８ｂ）は、制御ＩＣ２５の接地端子GNDに接続される。
【００２０】
また、リード本体２２は、図２Ｃ及び図４に示すように、タッチセンサ領域２２ａと外部接続領域２２ｂとにおける幅寸法（図４の図面上下方向の寸法）が異なるように形成されている。例えば、図４に示したリード本体２２の長手方向（図面左右方向）に直交する方向（図面上下方向）を短手方向とした場合に、ユニット本体２３に内蔵された制御ＩＣ２５に接続される電極パッド群３５が設けられた外部接続領域２２ｂ側（基端側）の短手方向の長さ寸法が、センサ電極３２ａ〜３２ｍが配置されたタッチセンサ領域２２ａ側（先端側）の短手方向の長さ寸法よりも短くなるように設定されている。これにより、図２Ｃに示すように、リード本体２２をユニット本体２３の溝部２３ａに収納してカバー部材２４により封止する際に、溝部２３ａ内でのリード本体２２の収納位置を決定することができる。したがって、リードユニット２０の組み付け時に外部接続領域２２ｂに設けられた複数の電極パッドと、ユニット本体２３に設けられた電極パッドや接続端子（図示を省略）とをそれぞれ対応付けて良好に接続することができる。また、ユニット本体２３に対するリード本体２２の組み付け不良を防止することができるので、演奏時におけるリップＬＰの接触位置やタンＴＮの接触状態を正確に検出することができる。
【００２１】
図５、図６は、本実施形態に適用されるリード本体の積層構造の一例を示す概略図である。ここで、図５、図６に示す断面図は、説明を明瞭にするため、リード本体の各層における特定の導電層（電極層や配線層）のみを抽出して図示したものである。図５Ａは、本実施形態に適用されるリード本体の第１層（センサ層）を示す概略平面図であり、図５Ｂは、リード本体の第２層（配線層）を示す概略平面図である。図５Ｃは、リード本体の第１層及び第２層におけるセンサ電極及び配線層を示す概略断面図である。また、図６Ａは、本実施形態に適用されるリード本体の第３層（シールド層）を示す概略平面図であり、図６Ｂは、リード本体の第３層のシールド電極を示す概略断面図である。図６Ｃは、リード本体の第４層（接地層）を示す概略平面図であり、図６Ｄは、リード本体の接地電極を示す概略断面図である。
【００２２】
本実施形態に係るリード本体２２は、例えば図５、図６に示すように、第１層から第４層までの導電層がそれぞれ絶縁層を介して順次積層された構造（積層構造）を有し、各層の導電層が上述した外部接続領域２２ｂに設けられた複数の電極パッドに個別に接続されている。また、リード本体２２の最上面（第１層の上面側）及び最下面（第４層の下面側）には、それぞれ積層構造を保護するための絶縁性のカバー層（カバーレイ）７１、７２が設けられている。なお、本実施形態においては、便宜的に、第１層側を、演奏状態においてリード本体２２に対してリップＬＰやタンＴＮが接触する検出面側（又は、図２に示したマウスピース１０やリードユニット２０の下面側）とし、第４層側を、マウスピース本体１１の開口部１２に対向する背面側（図２に示したリードユニット２０の上面側）とする。
【００２３】
リード本体２２の図面最上層となる第１層はセンサ層であって、例えば図５Ａ、図５Ｃに示すように、帯状（又は平板状）の外形を有するリード基板３１の一面側（図５Ｃの上面側）に、演奏者がマウスピース１０を口に咥えて演奏する際のリップＬＰの接触位置を検出するリップセンサに使用されるセンサ電極３２ｂ〜３２ｍや、リード部２１へのタンＴＮの接触状態を検出するためのタンセンサに使用されるセンサ電極３２ａが設けられている。センサ電極３２ｂ〜３２ｍは、図５Ａに示すように、リード基板３１のタッチセンサ領域２２ａに、長手方向（図面左右方向）に、短冊状（又は、矩形状）の平面パターンを有する電極層が規則的に配置されている。なお、センサ電極３２ｂ〜３２ｍの平面パターンは、短冊状（又は、矩形状）に限定されるものではなく、例えばＶ字形状やＷ字形状、波形状等を有しているものであってもよく、また、任意のパターン寸法や個数に設定されているものであってもよい。
【００２４】
また、リード基板３１の一面側の外部接続領域２２ｂには、上述したユニット本体２３の制御ＩＣ２５に接続するための電極パッド群３５や、リード本体２２の他の層の導電層（電極層や配線層）と接続するためのスルーホール３６ａ、３６ｂ、３８ａ、３８ｂ、４６ａ〜４６ｍ、また、電極パッド群３５とスルーホール４６ａ〜４６ｍとを個別に接続するための接続配線が設けられている。また、外部接続領域２２ｂには、その略全域に広がる形状の平面パターンを有するとともに、上記の電極パッド群３５やスルーホール４６ａ〜４６ｍ、接続配線の配置位置を避ける形状の平面パターンを有する電極層３４ａ〜３４ｃが設けられている。すなわち、電極層３４ａ〜３４ｃは、電極パッド群３５やスルーホール４６ａ〜４６ｍに電気的に接続しないように形成されている。一方、電極層３４ａはスルーホール３６ａに電気的に接続し、電極層３４ｂはスルーホール３６ｂに電気的に接続し、電極層３４ｃはスルーホール３８ａに電気的に接続するように形成されている。ここで、電極層３４ａ、３４ｂは、外部接続領域２２ｂの略全域に広がる平面パターンを有し、後述するシールド信号が印加されることにより、リード本体２２とユニット本体２３に設けられた配線層や電極パッド間に生じる寄生容量を低減することができる。
【００２５】
なお、図中、７４ａ、７４ｂは、図２Ｂ、図２Ｃに示したように、リード本体２２をユニット本体２３の溝部２３ａに収納してカバー部材２４により封止する際に、溝部２３ａ内でのリード本体２２の収納位置を決定するための位置決め穴である。すなわち、本実施形態においては、上述したリード本体２２の外形形状（幅寸法）と、位置決め穴７４ａ、７４ｂの両方の位置決め手段によりユニット本体２３に対してより正確な位置に組み付けることができる。これにより、リード本体２２がユニット本体２３側（制御ＩＣ）と良好に電気的に接続されるとともに、カバー部材２４により良好に封止して水分による影響を抑制することができ、さらに、リード部２１の撓みを抑制してリード本体２２の積層構造を良好に保持することができる。なお、リード本体２２の位置決め手段は、必ずしも上記の両方の手段を有している必要はなく、いずれか一方のみを有しているものであってもよい。また、スルーホール３８ａ、３８ｂは、他の層の導電層（接地層）と電気的に接続する機能に加え、リード本体２２をユニット本体２３の溝部２３ａ内にビス固定するためのビス固定穴としての機能も有している。これにより、外部接続領域２２ｂに設けられた電極パッド群３５や電極層３４ａ〜３４ｃとユニット本体２３側（制御ＩＣ）とを良好に電気的に接続することができる。
【００２６】
リード本体２２の第２層は配線層であって、例えば図５Ｂ、図５Ｃに示すように、リード基板４１の一面側（図５Ｃの上面側）に、タッチセンサ領域２２ａに設けられたスルーホール４２ａ〜４２ｍと、外部接続領域２２ｂに設けられたスルーホール４６ａ〜４６ｍとをそれぞれ個別に接続する配線４４ａ〜４４ｍを有する配線群４４が設けられている。スルーホール４２ａ〜４２ｍは、上述したリード基板３１を貫通して、リード本体２２の第１層に設けられたセンサ電極３２ａ〜３２ｍにそれぞれ接続されている。また、スルーホール４６ａ〜４６ｍは、上述したリード基板３１を貫通し、さらに個別の接続配線を介して、第１層に設けられた電極パッド群３５にそれぞれ接続されている。これにより、タッチセンサ領域２２ａに設けられたセンサ電極３２ａ〜３２ｍは、第１層のセンサ層と後述する第３層のシールド層との間に設けられた配線群４４を介して、外部接続領域２２ｂに設けられた電極パッド群３５にそれぞれ接続される。なお、図中、スルーホール４２ａ〜４２ｍ及びスルーホール４６ａ〜４６ｍは、製造プロセスに起因してリード本体２２の第１層〜第４層を貫通するように形成される。以下、他のスルーホールにおいても同様の形状を有している。
【００２７】
リード本体２２の第３層はシールド層であって、例えば図６Ａ、図６Ｂに示すように、リード基板５１の一面側（図６Ｂの上面側）、又は、リード基板４１の他面側（図６Ｂの下面側）に、タッチセンサ領域２２ａ及び外部接続領域２２ｂの略全域に対応してシールド電極５２が設けられている。シールド電極５２は、図６Ａに示すように、リード基板３１の長手方向（図面左右方向）に、梯子状の規則的な平面パターンを有する電極層が配置されている。ここで、シールド電極５２は、上述した第１層のセンサ電極３２ａ〜３２ｍ及び電極層３４ａ〜３４ｃに対して、平面視した（図６Ａの紙面に垂直方向から見た）場合に、積層方向（図６Ｂの上下方向）に重なる形状の平面パターンを有するとともに、スルーホール３８ａ、３８ｂ、４２ａ〜４２ｍ、４６ａ〜４６ｍ及び位置決め穴７４ａ、７４ｂに対しては、その配置位置を避ける形状の平面パターンを有している。すなわち、シールド電極５２は、スルーホール３８ａ、３８ｂ、４２ａ〜４２ｍ、４６ａ〜４６ｍに電気的に接続しないように形成されている。一方、シールド電極５２はスルーホール３６ａ、３６ｂに電気的に接続するように形成されている。これにより、第３層に設けられたシールド電極５２は、外部接続領域２２ｂに設けられた電極層３４ａ、３４ｂに電気的に接続される。なお、シールド電極５２の平面パターンは、梯子状に限定されるものではなく、後述するように、第１層のセンサ電極３２ａ〜３２ｍの平面パターンに対して、特定の開口率を有しているものであれば、他の形状やパターン寸法を有しているものであってもよい。
【００２８】
リード本体２２の図面最下層となる第４層は接地層であって、例えば図６Ｃ、図６Ｄに示すように、リード基板５１の他面側（図６Ｃの下面側）に、タッチセンサ領域２２ａ及び外部接続領域２２ｂの略全域に対応して接地電極６２が設けられている。接地電極６２は、図６Ｃに示すように、リード基板５１の略全域を均等に覆うベタ電極により形成されている。ここで、接地電極６２は、上述した第１層のセンサ電極３２ａ〜３２ｍ及び電極層３４ａ〜３４ｃ、第２層の配線群４４、第３層のシールド電極５２のいずれに対しても、平面視した（図６Ｃの紙面に垂直方向から見た）場合に、覆い隠すように重なる平面パターンに設定されている。加えて、接地電極６２は、スルーホール３６ａ、３６ｂ、４２ａ〜４２ｍ、４６ａ〜４６ｍ及び位置決め穴７４ａ、７４ｂの配置位置を避ける形状の平面パターンを有している。すなわち、接地電極６２は、スルーホール３６ａ、３６ｂ、４２ａ〜４２ｍ、４６ａ〜４６ｍに電気的に接続しないように形成されている。一方、接地電極６２はスルーホール３８ａ、３８ｂに電気的に接続するように形成されている。これにより、第４層に設けられた接地電極６２は、外部接続領域２２ｂに設けられた電極層３４ｃに電気的に接続される。
【００２９】
次に、本実施形態に適用されるリードの特徴について、図面を参照してさらに詳しく説明する。
図７は、本実施形態に適用されるリード本体のセンサ電極とシールド電極との関係を示す概略図層である。また、図８は、本実施形態に適用されるリード本体の積層構造の具体例を説明するための図である。図８Ａは、本実施形態に適用されるリード本体の積層構造の具体例を示す概念図であり、図８Ｂは、リード本体の各層に設定される厚み寸法の一例を示す図である。
【００３０】
本実施形態に適用されるリード（リード本体）は、上述した積層構造において、第１層のセンサ電極３２ａ〜３２ｍの平面パターンに対して、第３層のシールド電極５２の平面パターンが特定の開口率を有するように設定されている。具体的には、図７に示すように、シールド層は、リード基板３１の一面側に短冊状の平面パターンを有して配置されたセンサ電極３２ａ〜３２ｍと、リード基板４１の他面側に梯子状の平面パターンを有して設けられたシールド電極５２とを重ね合わせて平面視した（図７の紙面に垂直方向から見た）場合に、センサ電極３２ａ〜３２ｍとシールド電極５２とが積層方向（図７の紙面に垂直方向）に重なっている領域（第１領域）と、重なっていない領域（第２領域）とを有している。そして、センサ電極３２ａ〜３２ｍの面積に対して、センサ電極３２ａ〜３２ｍとシールド電極５２とが重なっていない領域の面積の比（パターン相互の非重なり面積比）である開口率が、概ね５０〜９０％の範囲、より好ましくは７５〜８５％程度になるように設定されている。ここで、センサ電極３２ａ〜３２ｍ全体の面積に対するシールド電極５２の開口率が上記の範囲に設定されている必要があるため、シールド電極５２の梯子状の平面パターンの間隔（図７の左右方向のパターン間隔）は、各センサ電極３２ａ〜３２ｍの短冊状の平面パターンの配置間隔よりも小さく（すなわち、密に）なるように設定されている。
【００３１】
また、本実施形態に適用されるリード本体の積層構造について、各層に適用可能な具体的な材質や素材の例を示すと、例えば図８Ａ、図８Ｂに示すように、第１層Ｌ１は、ポリイミド等からなるＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）をベース材として適用したリード基板３１の一面側（図８Ａの上面側）に、圧延銅箔を銅メッキした金属層からなるセンサ電極３２（センサ電極３２ａ〜３２ｍ）等が設けられている。また、第２層Ｌ２は、ＦＰＣからなるリード基板４１の一面側（図８Ａの上面側）に、圧延銅箔からなる配線群４４が設けられ、第３層Ｌ３は、リード基板４１の他面側（図８Ａの下面側）に、圧延銅箔からなるシールド電極５２が設けられている。すなわち、第２層Ｌ２及び第３層Ｌ３は、単一のリード基板４１の両面を利用して形成されている。また、第４層Ｌ４は、ＦＰＣからなるリード基板５１の他面側（図８Ａの下面側）に、圧延銅箔を銅メッキした金属層からなる接地電極６２が設けられている。これらの第１層Ｌ１〜第４層Ｌ４は、それぞれボンディングシート７６、７７を介して接着されて、図８Ａの上下方向に積層方向を有する積層構造が形成される。また、第１層Ｌ１の一面側、及び、第４層Ｌ４の他面側には、それぞれ保護絶縁用のカバー層（カバーレイ）７１、７２が接着剤を介して接着されている。
【００３２】
なお、図８Ａにおいては、第１層Ｌ１から第４層Ｌ４までを単一のスルーホール７５により貫通させて電気的に接続した断面構造が示されているが、本図は各層をスルーホールにより電気的に接続できることを概念的に示したものに過ぎず、上述した図５、図６に示したリード本体２２の具体例に対応するものではない。
【００３３】
また、リード本体の積層構造の各層は、例えば図８Ｂに示すような厚み寸法に設定される。ここで、本実施形態においては、各層のリード基板３１、４１、５１の厚みが所定の条件の範囲内で極力厚くなるように設定されている。
【００３４】
（作用効果の検証）
（その１）
次に、本実施形態の作用効果について、比較例を示して詳しく説明する。ここでは、比較例として単一のリード基板の一面側に複数のセンサ電極（タッチセンサ）が設けられ、他面側にセンサ電極に接続された配線が設けられたリードを示して、本実施形態の積層構造による作用効果の有効性について説明する。
【００３５】
図９は、本実施形態に適用される積層構造による作用効果を説明するための図である。図９Ａは、比較例における寄生容量の発生状況とその影響を説明するための図であり、図９Ｂは、本実施形態における寄生容量の発生状況とその影響を説明するための図である。ここで、比較例において、本実施形態に対応する構成については類似の符号を付して示す。図１０は、本実施形態に適用されるシールド信号による作用効果を説明するための図である。図１０Ａは、比較例におけるタッチ検出信号の波形を示す図であり、図１０Ｂは、本実施形態におけるタッチ検出信号の波形を示す図である。
【００３６】
まず、単一のリード基板の一面側に複数のセンサ電極が規則的に配置されたリード構造を有する比較例において、例えば図９Ａの上段に示すように、演奏者がマウスピースを咥えることによりリード２１Ｐの一面側（図面上面側；検出面側）の外装ケース２３ｐに人体ＢＤが接触すると、人体ＢＤとセンサ電極３２ｐとの間にタッチ容量（静電容量）Ｃｔが生じる。このタッチ容量Ｃｔは、センサ電極３２ｐにより検出されて人体ＢＤの接触位置が決定される。
【００３７】
一方、図９Ａの上段に示すように、リード２１Ｐの他面側（図面下面側；背面側）の外装ケース２４ｐに唾液や呼気に含まれる水滴や水分ＷＴが付着すると、水分ＷＴとセンサ電極３２ｐとの間、及び、水分ＷＴと配線層４４ｐとの間に寄生容量Ｃｐが生じる。この寄生容量Ｃｐが大きくなると、図９Ａの中段、下段に示すように、水分ＷＴ周辺のセンサ電極３２ｐに容量成分が回り込んでしまい、タッチ容量Ｃｔとして検出されるため、人体ＢＤの正確な接触位置Ｐｂを決定できなくなるという問題を有している。
【００３８】
これに対して、本実施形態に示した積層構造を有するリードにおいては、図９Ｂの上段に示すように、リード部２１の一面側（図面上面側）の外装ケースに相当するユニット本体２３に人体ＢＤが接触すると、人体ＢＤと第１層のセンサ電極３２との間にタッチ容量Ｃｔが生じる。ここで、ユニット本体２３に内蔵された制御ＩＣ２５は、容量検出端子ＣＳを介してセンサ電極３２によりタッチ容量Ｃｔを検出する際に、シールド信号端子ＳＨを介して第３層のシールド電極５２にシールド信号を印加する。また、第４層の接地電極６２には常に接地電位が印加されている。
【００３９】
これにより、リード部２１の他面側（図面下面側）の外装ケースに相当するカバー部材２４に水滴や水分ＷＴが付着した場合であっても、水分ＷＴに直接起因する寄生容量Ｃｐはベタ電極からなる接地電極６２により抑制、又は、キャンセルされ、さらに、接地電極６２に起因する寄生容量Ｃｐはシールド電極５２により抑制、又は、キャンセルされるので、水分ＷＴとセンサ電極３２との間に生じる寄生容量が無視できる程度に抑制、又は、キャンセルされる。したがって、図９Ｂの中段、下段に示すように、水分ＷＴ周辺のセンサ電極３２への容量成分の回り込みが抑制、又は、阻止されて、センサ電極３２により検出されたタッチ容量Ｃｔに基づいて、人体ＢＤの接触位置Ｐｂを正確に決定することができる。
【００４０】
ここで、シールド電極５２に印加されるシールド信号の作用効果について説明する。まず、上述した比較例に示したリード２１Ｐにおいて、タッチセンサを備えた一般的なデバイスに適用される接地手段（接地層）を備えている場合には、例えば図１０Ａに示すように、センサ電極３２ｐから出力されるタッチ検出信号の波形に鈍りが生じる。具体的には、図９Ａの上段に示したように、リード２１Ｐに水分ＷＴが付着すると、水分ＷＴとセンサ電極３２ｐや配線層４４ｐとの間に生じる寄生容量Ｃｐに替わり、接地手段と水分ＷＴとの間や、接地手段と人体ＢＤとの間に寄生容量が生じる。この状態で、センサ電極３２ｐにより人体ＢＤとの間に生じるタッチ容量Ｃｔをタッチ検出信号として出力すると、接地手段に起因する寄生容量がタッチ検出信号に影響を与えることにより、タッチ検出信号の波形が変化するタイミングで波形に鈍りが生じて、人体ＢＤの接触位置Ｐｂを正確に決定できなくなる。
【００４１】
そこで、本実施形態においては、センサ電極３２と接地電極６２との間にシールド電極５２を介在させた積層構造を有するリード本体２２において、各電極の平面パターンが積層方向に重なるように設けるとともに、図１０Ｂに示すように、センサ電極３２からのタッチ検出信号の波形が変化するタイミングに同期して、シールド電極５２に対してシールド信号を印加するように駆動する。ここで、シールド信号は、センサ電極３２からのタッチ検出信号の波形が変化するタイミングに同期して、十分な駆動能力を有する電流源を用いて、接地電極６２に起因する寄生容量の影響を抑制、又は、キャンセルするように所定の電流を供給する。これにより、タッチ検出信号の波形が変化するタイミングで接地電極６２に起因する寄生容量の影響を受けないので、タッチ検出信号における波形鈍りの発生を防止して容量検出感度を向上させることができ、人体の接触位置を正確に決定することができる。したがって、本実施形態に係るリード本体２２が組み付けられたマウスピース１０を備えた電子管楽器において、リード部２１の背面側に水分が付着した場合であっても、リップの接触位置に応じた適切な音色（音高）を有する楽音を生成することができる。
【００４２】
（その２）
次に、本実施形態に適用されるシールド電極の開口率による作用効果について説明する。ここでは、シールド電極の開口率を変化させた場合のセンサ電極の容量検出感度を検証した結果を示して、作用効果の有効性を説明する。
【００４３】
図１１は、本実施形態に適用されるシールド電極の開口率による作用効果を説明するための図である。図１１Ａは、検証対象となるシールド電極の一例を示す図であり、図１１Ｂは、シールド電極の開口率に対するセンサ電極の容量検出感度を示す図である。ここでは、リード基板のタッチセンサ領域に対応して設けられたシールド電極又はセンサ電極の平面パターンのみを示し、図６、図７に示したスルーホールや位置決め穴、外部接続領域に設けられる電極パッド等については図示を省略した。
【００４４】
上述したように、本実施形態においては、シールド電極５２にシールド信号を印加することにより、接地電極６２に起因する寄生容量の影響が抑制、又は、キャンセルされるが、接地電極６２に起因する寄生容量が大きすぎると、シールド信号の波形に鈍りが生じてしまい、人体の接触位置を検出する際に誤動作の原因となる場合がある。
【００４５】
そこで、本実施形態においては、図７に示したように、センサ電極３２に対するシールド電極５２の開口率を適切に調整することにより、センサ電極３２における容量検出感度を向上させる。本願発明者は、このような観点に基づいて、シールド電極５２の開口率に対するセンサ電極３２の容量検出感度を検証した。
【００４６】
具体的には、図１１Ａに示すように、検証対象となるシールド電極５２の平面パターンとして、異なる開口率０％（図面上段）、５０％（図面中段）、８３％（図面下段）を有する３種類を用意した。開口率０％のシールド電極５２はベタ電極により形成され、開口率５０％及び８３％のシールド電極５２は梯子状の平面パターンにより形成されている。そして、これらのシールド電極５２の平面パターンの上層に、センサ電極３２ａ〜３２ｍの平面パターンが平面視して重なるように積層した検出対象に対して、上層のセンサ電極３２ａ〜３２ｍ側から人体が接触したと仮定した場合における、各センサ電極３２ａ〜３２ｍの容量検出感度を計測した。ここで、センサ電極３２ａ〜３２ｍの平面パターンは、図１１Ｂの下段に示すように、センサ電極３２ｂ〜３２ｌがそれぞれＶ字形状の平面パターンを有して規則的に配置されている。また図示を省略したが、シールド電極５２の下層側には上述した積層構造と同様に、センサ電極３２ａ〜３２ｍ及びシールド電極５２の平面パターンに対して平面視して重なるように平面パターンが設定された接地電極６２が設けられ、常に接地電位が印加されている。
【００４７】
このような検証の結果、図１１Ｂの上段に示すように、人体の接触に対するセンサ電極３２ａ〜３２ｍの容量検出感度（タッチ感度）Ｒａは、シールド電極５２の開口率０％の場合には、全般に容量検出値が低く、かつ、センサ電極間の検出値のバラツキが大きいことが判明した。これに対して、開口率５０％と８３％の場合には、全般に容量検出値が高く、かつ、センサ電極間の検出値のバラツキも小さく安定した特性を有していることが判明した。一方、下層の接地電極６２側（背面側）に水分が付着したと仮定した場合における、センサ電極３２ａ〜３２ｍの容量検出感度（背面側タッチ感度）Ｒｂは、シールド電極５２の開口率に関わらず全般に容量検出値が極めて低く、背面側からの水分等に起因する寄生容量の影響は接地電極６２により概ねキャンセルされていることが判明した。
【００４８】
これらのことから、センサ電極３２ａ〜３２ｍに対するシールド電極５２の開口率を概ね５０〜９０％の範囲、より好ましくは７５〜８５％程度に設定することにより、接地電極６２に起因する寄生容量をより確実に抑制、又は、キャンセルして、センサ電極３２における容量検出感度を安定的に向上させることができることが証明された。なお、上記の検証において、開口率を９０％以上の高い数値に設定した場合、センサ電極３２ａ〜３２ｍとシールド電極５２の平面パターンの重なり、及び、接地電極６２とシールド電極５２の平面パターンの重なりがほとんどなくなり、上述したような接地電極６２に起因する寄生容量を抑制するシールド電極５２の本来の機能が著しく低下することになるため、上記の開口率の設定範囲から除外した。
【００４９】
（その３）
次に、本実施形態に適用されるリード基板の厚みによる作用効果について説明する。
上述したように、本実施形態においては、シールド電極５２の開口率を調整し、所定のシールド信号を印加することにより、接地電極６２に起因する寄生容量の影響を抑制して、センサ電極３２の容量検出感度を向上させることができるが、これらの手段によっても接地電極６２に起因する寄生容量を十分に抑制、又は、キャンセルすることができず、人体の接触位置を正確に決定できない場合がある。
【００５０】
そこで、本実施形態においては、図８に示したように、リード本体２２に適用される積層構造において、第１層〜第４層の電極層や配線層が設けられるリード基板３１、４１、５１の厚み寸法を適切に調整することにより、接地電極６２及びシールド電極５２に起因する寄生容量を抑制して、センサ電極３２における容量検出感度を向上させる。
【００５１】
具体的には、図８Ｂに示したように、各層のリード基板３１、４１、５１の厚みが、一般的に使用されるポリイミド製のＦＰＣの厚み（概ね２５μｍ程度）よりも大きくなるように、例えば５０μｍ程度の厚みを有するように設定される。このように、各リード基板３１、４１、５１の厚みを厚くすることにより寄生容量を大幅に小さくすることができる。すなわち、寄生容量は、次の公式に基づいて算出することができるため、例えばリード基板３１、４１、５１の厚みを２倍に厚くすることにより、各リード基板３１、４１、５１に生じる寄生容量を半分にすることができる。なお、次式において、Ｃは寄生容量、εrはリード基板の比誘電率、ε0は真空の誘電率、Ｓはリード基板を挟んで対向する導電層の面積、ｄはリード基板の厚みである。
【００５２】
【数１】
2020160147.tif 000003
【００５３】
上記のように、シールド電極５２と接地電極６２が対向して設けられるリード基板５１に生じる寄生容量が下がることにより、シールド信号の波形鈍りに起因する誤動作を抑制することができる。また、シールド電極５２とセンサ電極３２ａ〜３２ｍや配線群４４との間の距離（リード基板３１、４１の厚み寸法）が長くなることにより、接地電極６２に起因する寄生容量の影響を抑制してセンサ電極３２における容量検出感度を向上させることができる。
【００５４】
ここで、上述したように、各リード基板３１、４１、５１の厚みを厚くするほど、寄生容量の影響を抑制することができるが、各リード基板３１、４１、５１を厚くし過ぎるとリード全体の厚みが厚くなって、マウスピース１０の薄型化を阻害するとともにリード部２１の柔軟性を損なうことになる。そこで、本実施形態においては、リード本体２２の厚みの増加を極力抑えつつ、適度な柔軟性を保持することができる条件を満たす範囲内の一例として、ＦＰＣからなるリード基板３１、４１、５１の厚みを、既存の部材の厚みの２倍に相当する５０μｍ程度に設定する。これにより、適切な柔軟性を有するとともに容量検出感度を向上させたリードを備えた薄型のマウスピースを実現することができる。なお、このようなリード基板３１、４１、５１は、予め厚みを厚くしたＦＰＣを適用するものであってもよいし、例えば一般的に使用される２５μｍ程度の厚みを有するＦＰＣを複数層重ね合わせることにより所望の厚みを実現するものであってもよい。
【００５５】
なお、本実施形態においては、電子管楽器のマウスピースに適用されるリードについて詳しく説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、上述したような積層構造や複数のタッチセンサ（センサ電極）を備え、同様の使用環境や使用方法で、人体、或いは、人体に相当する誘電率を有する部材等の接触位置を検出することにより、所定の動作を制御するためのインターフェースデバイスとして様々な機器に適用するものであってもよい。
【００５６】
以上、本発明のいくつかの実施形態について説明したが、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲とを含むものである。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
【００５７】
（付記）
［１］
唇の接触位置を検出するためのセンサ電極が配置されているセンサ層と、
前記センサ層よりマウスピースの内側に積層配置されるシールド層であって、シールド信号が印加されるシールド電極が、前記センサ電極と積層方向において重なる第１領域と、重ならない第２領域と、を有するシールド層と、
前記シールド層より前記マウスピースの内側に積層配置される接地層であって、接地電極が、前記センサ電極と積層方向において重なるように配置されている接地層と、
を有する電子管楽器用リード。
【００５８】
［２］
前記センサ層に、前記センサ電極は複数配置されており、
前記シールド層と前記センサ層の間に、基端側から延びて前記複数のセンサ電極にそれぞれ繋がる配線が配置されている配線層を有する、［１］に記載の電子管楽器用リード。
【００５９】
［３］
前記センサ層に設けられるセンサ電極、前記配線層に設けられる配線、前記シールド層に設けられるシールド電極は、いずれも平面視したときに前記接地層に設けられる接地電極に覆い隠される、請求項２に記載の電子管楽器用リード。
【００６０】
［４］
基端側における短手方向の長さは、先端側における短手方向の長さより短い、請求項１から３のいずれかに記載の電子管楽器用リード。
【００６１】
［５］
［１］から［３］のいずれかに記載の電子管楽器用リードと、
前記電子管楽器用リードが着脱可能に固定されているリードユニットと、
前記リードユニットが着脱可能に固定されているマウスピースと、
少なくとも１つのプロセッサと、
を備え、
前記少なくとも１つのプロセッサは、前記センサ電極からの検出信号に基づいて決定される唇の接触位置に応じた楽音が出力されるように制御する、電子管楽器。
【符号の説明】
【００６２】
１０      マウスピース
１１      マウスピース本体
２０      リードユニット
２１      リード部
２２      リード本体
２２ａ    タッチセンサ領域
２２ｂ    外部接続領域
２３      ユニット本体
２４      カバー部材
２５      制御ＩＣ
３１、４１、５１    リード基板
３２、３２ａ〜３２ｍ    センサ電極
３４ａ〜３４ｃ    電極層
３５      電極パッド群
４４      配線群
５２      シールド電極
６２      接地電極
１００    電子管楽器
【図１】
2020160147.tif 000004
【図２】
2020160147.tif 000005
【図３】
2020160147.tif 000006
【図４】
2020160147.tif 000007
【図５】
2020160147.tif 000008
【図６】
2020160147.tif 000009
【図７】
2020160147.tif 000010
【図８】
2020160147.tif 000011
【図９】
2020160147.tif 000012
【図１０】
2020160147.tif 000013
【図１１】
2020160147.tif 000014