JP2019219534A - 電子打楽器およびそれを用いた検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ヘッドへの被検出導体の接触を判断し易くできる電子打楽器を提供すること。【解決手段】電子打楽器は、軸方向一端面が開口する筒状の胴部と、開口した胴部の軸方向一端面を覆って表面が打撃されるヘッドと、ヘッドの裏面側に配置される電極を有する静電容量センサとを備え、ヘッドは、電気的に孤立した導電性ヘッドを備え、ヘッドの表面と電極との間には、基準電位点に接続された導体がない。これにより、ヘッドへの被検出導体の接触を判断し易くできる。【選択図】図１

Description

本発明は、ヘッドへの被検出導体の接触を判断し易くできる電子打楽器および検出方法に関するものである。

従来より、アコースティックのドラム等の打楽器を模した電子打楽器において、ヘッドの裏面側に静電容量センサの電極を配置したものが知られている（特許文献１）。この電子打楽器では、演奏者の手などの被検出導体と電極との距離に応じた静電容量の変化を静電容量センサにより検出し、被検出導体がヘッドに近づいたことを静電容量センサの検出値から判断する。

特開２０１７−１４６４６１号公報

しかしながら、上記従来の技術に対して、ヘッドへの被検出導体の接触を判断し易くすることが望まれている。

本発明は上述した要求に応えるためになされたものであり、ヘッドへの被検出導体の接触を判断し易くできる電子打楽器および検出方法を提供することを目的とする。

この目的を達成するために本発明の電子打楽器は、軸方向一端面が開口する筒状の胴部と、開口した前記胴部の軸方向一端面を覆って表面が打撃されるヘッドと、前記ヘッドの裏面側に配置される電極を有する静電容量センサとを備え、前記ヘッドは、電気的に孤立した導電性ヘッドを備え、前記ヘッドの表面と前記電極との間には、基準電位点に接続された導体がない。

また、本発明の検出方法は、電気的に孤立した導電性ヘッドを有するヘッドと、前記ヘッドの裏面側に配置される電極を有する静電容量センサと、を備える電子打楽器を用いたものであって、被検出導体と前記ヘッドの表面との距離に応じた前記電極と前記被検出導体との間の静電容量の増加率に基づいて、所定の距離よりも前記被検出導体が前記ヘッドに近づいたと判断する。

第１実施形態における電子打楽器の分解斜視図である。 電子打楽器の断面図である。 図２のＩＩＩ部分を拡大して示した電子打楽器の部分拡大断面図である。 導電性ヘッドと各電極との位置関係を示した模式図である。 ヘッドからの手の高さに応じた静電容量センサの検出値を示すグラフである。 手の接触位置に応じた静電容量センサの検出値を示すグラフである。 第２実施形態における電子打楽器の断面図である。 導電性ヘッドと各電極との位置関係を示した模式図である。 手の接触位置に応じた静電容量センサの検出値を示すグラフである。

以下、好ましい実施の形態について、添付図面を参照して説明する。まず、図１、図２、図３及び図４を参照して電子打楽器１０について説明する。図１は第１実施形態における電子打楽器１０の分解斜視図である。図２は電子打楽器１０の断面図である。図３は図２のＩＩＩ部分を拡大して示した電子打楽器１０の部分拡大断面図である。図４は導電性ヘッド２４と各電極４１，４２，４３との位置関係を示した模式図である。なお、図１紙面上側を電子打楽器１０の上方、図１紙面下側を電子打楽器１０の下方として説明する。

図１及び図２に示すように、電子打楽器１０は、演奏者が持つスティック等を使用して演奏されるドラムを模した電子楽器である。電子打楽器１０は、胴部１１と、ヘッド２０と、リム１７と、固定部１８と、センサ部３０と、静電容量センサ４０とを備える。

電子打楽器１０は、演奏者がスティック等（図示せず）を用いてヘッド２０やリム１７を打撃し、その打撃に基づくセンサ部３０からの検出結果を音源装置（図示せず）へ出力する。また、静電容量センサ４０からの検出結果を音源装置へ出力する。そして、これらの検出結果に基づいた楽音信号を音源装置により生成する。その楽音信号をアンプ（図示せず）を介してスピーカ（図示せず）へ出力し、楽音信号に基づく電子楽音をスピーカから放音する。なお、音源装置やスピーカ等を電子打楽器１０に設けても良いし、音源装置やスピーカ等を外部機器としても良い。

胴部１１は、軸方向の第１端１１ａ及び第２端１１ｂを有し、その両端面が開口する略円筒状の部材である。胴部１１は、シェル１２と、フレーム１３とを備える。シェル１２は、軸方向の両端面が開口した円筒状の金属（導体）から構成される。シェル１２の下端が第２端１１ｂである。

フレーム１３は、合成樹脂（絶縁体）からなる椀状の部材である。フレーム１３には、センサ部３０や静電容量センサ４０等の各種部材が取り付けられる。フレーム１３は、底部１３ａと、側壁部１３ｂと、引掛部１３ｃと、複数の突起部１４と、複数のリブ１５とを備える。

底部１３ａは、ヘッド２０と所定距離を隔てて配置される略円板状の部位である。側壁部１３ｂは、底部１３ａの外周縁から立ち上がる略円筒状の部位である。引掛部１３ｃは、側壁部１３ｂの上端縁に設けられる略円環状の部位である。引掛部１３ｃをシェル１２の上端に引っ掛けることで、フレーム１３がシェル１２に取り付けられる。この引掛部１３ｃが胴部１１の第１端１１ａを構成する。

突起部１４は、底部１３ａからヘッド２０へ向かって延びる軸状の部位である。突起部１４の上端にセンサ部３０や静電容量センサ４０等が取り付けられる。リブ１５は、フレーム１３の強度および剛性を確保するための板状の部位である。リブ１５は、底部１３ａ及び突起部１４と一体に形成される。

ヘッド２０は、胴部１１の第１端１１ａ側の軸方向端面を覆う膜状の部材である。ヘッド２０の表面２０ａは、演奏者が持つスティック等によって打撃される。ヘッド２０の裏面２０ｂは、胴部１１側に面する。

図３に示すように、ヘッド２０は、枠部２１と、第１ヘッド２２と、第２ヘッド２３と、導電性ヘッド２４とを備える。枠部２１は、所定の合成を有する金属材料や樹脂材料などから構成される円環状の部位である。枠部２１は胴部１１の外周側に配置される。

第１ヘッド２２、第２ヘッド２３及び導電性ヘッド２４は、互いに上下に重ねられる円形状の膜である。第１ヘッド２２は表面２０ａを構成する。第２ヘッド２３は裏面２０ｂを構成する。第１ヘッド２２及び第２ヘッド２３は、絶縁体である合成樹脂製のフィルムや網状素材からなる。第１ヘッド２２及び第２ヘッド２３は、外縁がそれぞれ枠部２１に固定される。

導電性ヘッド２４は、第１ヘッド２２と第２ヘッド２３との間に挟まれる。導電性ヘッド２４の直径は、枠部２１の内径よりも小さい。図１に示すように、導電性ヘッド２４には、中央に接合部２５が設けられる。この接合部２５は、第１ヘッド２２及び第２ヘッド２３に対する導電性ヘッド２４の相対変位を規制する部位である。

本実施形態では、接合部２５によって導電性ヘッド２４が第１ヘッド２２に接合される。なお、導電性ヘッド２４を接合部２５によって第２ヘッド２３に接合しても良い。また、導電性ヘッド２４を接合部２５によって第１ヘッド２２及び第２ヘッド２３の両方に接合しても良い。また、接合部２５による接合方法としては、縫合や接着、粘着、溶着などが例示される。

図４に示すように、導電性ヘッド２４は、互いに直交する第１方向Ａの繊維と第２方向Ｂの繊維とによる平織りの網状素材から構成される。この第１方向Ａの繊維は、導電部２６及び非導電部２７の組み合わせである。第２方向Ｂの繊維は、非導電部２７である。なお、図４では、第１方向Ａの繊維である非導電部２７と導電部２６とが隣接しているが、非導電部２７と導電部２６とが互いに離れても良い。

導電部２６は、第１方向Ａに延びて設けられる導体からなる繊維である。導電部２６を構成する繊維としては、例えばカーボン繊維が用いられる。複数の導電部２６は、第２方向Ｂに互いに離れている。なお、導電部２６を構成する繊維としては、１ｃｍ当たりの抵抗値が約１００ｋΩ以下であれば良い。

非導電部２７は、ナイロン等の絶縁体の繊維からなる。この複数の非導電部２７による網状素材に複数の導電部２６を編み込むように固定し、導電性ヘッド２４が形成されている。隣り合う導電部２６の間に非導電部２７を配置することで、隣り合う導電部２６同士の接触を防止できる。

図２及び図３に示すように、リム１７は、ヘッド２０に張力を加える略円環状の部材である。リム１７は、胴部１１の外周側に配置される。リム１７は、枠接触部１７ａと、弾性部材１７ｂと、フランジ１７ｃとを備える。

枠接触部１７ａは、下端が枠部２１に接触する略円筒状の部位である。弾性部材１７ｂは、枠接触部１７ａの上端に全周に亘って設けられる略円環状の部位である。弾性部材１７ｂは、スポンジやゴム、熱可塑性エラストマ等の弾性材料から構成され、演奏者に打撃される。これにより、リム１７が打撃されたときの打撃音を小さくできる。

フランジ１７ｃは、枠接触部１７ａの下端から径方向外側へ張り出す円環板状の部位である。フランジ１７ｃには、ボルト１６をそれぞれ挿入する複数の孔（図示せず）が設けられる。フランジ１７ｃは、枠接触部１７ａと共に枠部２１を下方（第２端１１ｂ側）へ押さえつける。

固定部１８は、リム１７を胴部１１に固定するための部材である。固定部１８は、環状部１８ａと、複数の張出部１８ｂと、複数の筒部１８ｃとを備える。環状部１８ａは、胴部１１の第２端１１ｂ（図２参照）に固定される円環状の部位である。複数の張出部１８ｂは、環状部１８ａから径方向外側へ張り出して形成される部位である。複数の張出部１８ｂは、環状部１８ａの周方向に等間隔に配置される。

複数の筒部１８ｃは、張出部１８ｂから第１端１１ａ側へそれぞれ延びる円筒状の部位である。筒部１８ｃは、胴部１１の外周側に配置される。筒部１８ｃは、ボルト１６が嵌まるめねじを内周面に有している。

胴部１１の第１端１１ａに被せたヘッド２０の枠部２１にリム１７を載せて、リム１７を貫通するボルト１６を筒部１８ｃに嵌めることで、胴部１１にヘッド２０が取り付けられる。ボルト１６を締めることで、枠部２１が下方へ押さえつけられる。そうすると、枠部２１に外縁が固定されている第１ヘッド２２及び第２ヘッド２３に張力が加わる。

このとき、導電性ヘッド２４の外縁は枠部２１に固定されていないので、導電性ヘッド２４に殆ど張力が加わらないようにできる。さらに、ヘッド２０（第２ヘッド２３）と胴部１１の第１端１１ａとの接触位置よりも、径方向内側に導電性ヘッド２４が位置する。これにより、第１ヘッド２２と胴部１１の第１端１１ａとの間に導電性ヘッド２４が挟まれて導電性ヘッド２４に張力が加わることを防止できる。その結果、導電性ヘッド２４の耐久性を向上できる。

導電性ヘッド２４は、張力が加わった第１ヘッド２２及び第２ヘッド２３の間に挟まれるので、簡単な構成で導電性ヘッド２４の位置を固定できる。さらに、接合部２５によって第１ヘッド２２及び第２ヘッド２３に対する導電性ヘッド２４の相対変位が規制されているので、第１ヘッド２２及び第２ヘッド２３に張力を加える前でも、導電性ヘッド２４の位置を固定できる。これにより、導電性ヘッド２４の一部がヘッド２０と第１端１１ａとの接触位置の外側に位置することを防止できる。

さらに、導電性ヘッド２４の中央の一部分のみが接合部２５によって第１ヘッド２２に固定されているので、第１ヘッド２２の径方向の伸びに合わせて、導電性ヘッド２４が径方向に伸びることを抑制できる。これにより、導電性ヘッド２４に張力をより加わり難くできるので、導電性ヘッド２４の耐久性をより向上できる。

また、第１ヘッド２２及び第２ヘッド２３が絶縁体からなるので、第１ヘッド２２及び第２ヘッド２３に挟まれて枠部２１に接触しない導電性ヘッド２４を、簡単な構成で電気的に孤立させることができる。これらの結果、電気的に孤立した導電性ヘッド２４を有するヘッド２０の製造を容易にできる。なお、電気的に孤立とは、基準電位点（グランド）や各種配線、電子部品など、電気的にどこにも接続されていない状態を示す。但し、導電性ヘッド２４に手Ｈ（図４参照）などの被検出導体を直接接触させて、手Ｈと導電性ヘッド２４とが電気的に接続された状態となる場合を除く。

図２に示すように、センサ部３０は、電子打楽器１０が打撃されたことを検出するセンサである。センサ部３０は、フレーム１３の中央に取り付けられる。センサ部３０は、プレート３１と、ヘッドセンサ３３と、クッション３４と、リムセンサ３５とを備える。

突起部１４の先端に取り付けられるプレート３１の上面に両面テープ３２を介してヘッドセンサ３３が取り付けられる。プレート３１の下面に両面テープ３２を介してリムセンサ３５が取り付けられる。ヘッドセンサ３３及びリムセンサ３５は、圧電素子から構成される円板状のセンサである。

ヘッドセンサ３３には、主に、打撃されたヘッド２０の振動がクッション３４を介して伝達される。リムセンサ３５には、主に、リム１７が打撃されたときの振動がフレーム１３等を介して伝達される。この伝達経路の違いによって、ヘッドセンサ３３及びリムセンサ３５の検出結果（出力レベル比）が異なり、ヘッド２０又はリム１７のどちらが打撃されたかが判断される。

図１及び図２に示すように、静電容量センサ４０は、ヘッド２０に人体等の被検出導体が近づいたことを検出する自己容量方式のセンサである。静電容量センサ４０は、第１電極４１と、第２電極４２と、第３電極４３と、制御基板４４とを備える。第１電極４１、第２電極４２及び第３電極４３（以下「各電極４１，４２，４３」と称す）は、配線（図示せず）を介して制御基板４４に電気的に接続される。

各電極４１，４２，４３は、胴部１１の軸心を中心とする扇板状の導体（例えば、金属や導電性ポリマー、グラファイト）である。各電極４１，４２，４３は、各々の形状が同一である。これにより、部品の種類を削減して各電極４１，４２，４３の部品コストを抑制できる。また、各電極４１，４２，４３は、上面視円形状の電極を胴部１１の周方向に等間隔に分割したものとみなすことができる。

各電極４１，４２，４３は、突起部１４の先端に固定されて底部１３ａ及びヘッド２０から所定距離を隔てて配置される。各電極４１，４２，４３は、胴部１１の中心へ向かって僅かに下降傾斜するが、ヘッド２０と略平行に設けられている。各電極４１，４２，４３は、各々がヘッド２０に対向する。

静電容量センサ４０の検出方法について説明する。まず、被検出導体である演奏者の手Ｈ（図４参照）がヘッド２０に近づいていない状態では、制御基板４４内の基準電位点（図示せず）に接続された導体（制御基板４４内の配線等）や、床面および壁面等の接地された（大地等の基準電位点に接続された）部分と、各電極４１，４２，４３との間にそれぞれ所定の静電容量（寄生容量）が生じる。

手Ｈをヘッド２０に近づけていくと、各電極４１，４２，４３と手Ｈとの間に、各電極４１，４２，４３と手Ｈとの距離に応じた静電容量を有する新たなコンデンサが形成される。その新たなコンデンサの静電容量分だけ各電極４１，４２，４３まわりの静電容量が増加する。静電容量センサ４０は、この静電容量の変化に基づいてヘッド２０への手Ｈの接近を検出する。

但し、各電極４１，４２，４３とヘッド２０の表面２０ａとの間に基準電位点に接続された導体がある場合には、基準電位点に接続された導体が静電シールドとして機能するため、各電極４１，４２，４３と手Ｈとの間に新たなコンデンサを形成することができない。例えば、導電性ヘッド２４が基準電位点に接続されている場合には、ヘッド２０の振動に伴う各電極４１，４２，４３と導電性ヘッド２４との間の静電容量の変化が静電容量センサ４０によって検出される。即ち、ヘッド２０への打撃を静電容量センサ４０によって検出できる。しかしこの場合には、ヘッド２０に手Ｈを近づけていること、特にヘッド２０に手Ｈが接触したことを静電容量センサ４０によって検出できない。

これに対し、各電極４１，４２，４３と表面２０ａとの間が、基準電位点に非接続の導体、及び、絶縁体から選ばれる１種以上からなる場合には、第１電極４１と手Ｈとの間に新たなコンデンサを形成することができる。本実施形態では、各電極４１，４２，４３と表面２０ａとの間には、絶縁体からなる第１ヘッド２２及び第２ヘッド２３と、電気的に孤立した導電性ヘッド２４（導体および絶縁体の複合）とが位置する。即ち、本実施形態では、各電極４１，４２，４３と表面２０ａとの間に基準電位点に接続された導体がないので、ヘッド２０に手Ｈを近づけていること、ヘッド２０に手Ｈが接触したことを検出できる。

なお、導体からなるシェル１２が、図示しない配線を介して基準電位点に接続されている。これにより、シェル１２が静電シールドとして機能するので、胴部１１と人体との距離の変化に伴って静電容量センサ４０が検出する静電容量が変化することを抑制できる。

次に図５を参照して導電性ヘッド２４の有無による静電容量センサ４０の検出値（各電極４１，４２，４３と手Ｈとの間の静電容量）の変化について説明する。図５はヘッド２０からの手Ｈの高さに応じた静電容量センサ４０の検出値を示すグラフである。

図５のグラフの横軸は、ヘッド２０からの手Ｈの高さである。横軸は、接触位置から左に向かうほど手Ｈがヘッド２０から離れている（手Ｈが高い位置にある）ことを示している。接触位置から右側は、接触位置から更に手Ｈをヘッド２０に押し付けたときの押込量を示している。縦軸は、静電容量センサ４０の検出値（静電容量）である。図５には、導電性ヘッド２４を有する電子打楽器１０の検出値を実線で示し、比較例における電子打楽器５０の検出値を破線で示す。電子打楽器５０は、導電性ヘッド２４の代わりに絶縁体のヘッドを用いた以外は、電子打楽器１０と同様に構成したものである。

電子打楽器５０では、ヘッド２０に手Ｈが近づくにつれて指数的に検出値が増加する。一方、導電性ヘッド２４を有する電子打楽器１０では、ヘッド２０と手Ｈとが接触するまでは検出値の増加が小さく、ヘッド２０と手Ｈとの接触時に検出値が急増する。より詳細には、ヘッド２０と手Ｈとの距離が１〜２ｍｍの時点で検出値が急増する。なお、ヘッド２０と手Ｈとの距離を１〜２ｍｍに保ってヘッド２０と手Ｈとが接触しないことは殆どないので、ヘッド２０と手Ｈとの距離が１〜２ｍｍになったことをヘッド２０に手Ｈが接触したとみなして良い。

導電性ヘッド２４によって検出値が急増する原理について説明する。手Ｈと各電極４１，４２，４３との間にはコンデンサが形成され、このコンデンサの静電容量（静電容量センサ４０の検出値）が手Ｈと各電極４１，４２，４３との距離に応じて変化する。手Ｈとヘッド２０とが約２ｍｍ以上離れている場合には、手Ｈと各電極４１，４２，４３との間のコンデンサの静電容量に対する導電性ヘッド２４の影響は無視できる。

手Ｈとヘッド２０との距離が１〜２ｍｍになると、手Ｈと導電性ヘッド２４との間の静電容量が増大し、手Ｈと導電性ヘッド２４との間で電荷が交換されたのと略同様になる。即ち、手Ｈと導電性ヘッド２４との間に第１ヘッド２２が有っても、手Ｈと導電性ヘッド２４とが電気的に接続された状態と略同様になる。なお、第１ヘッド２２が無ければ、手Ｈが導電性ヘッド２４に接触して、手Ｈと導電性ヘッド２４とが電気的に接続された状態となる。

手Ｈが導電性ヘッド２４（導電部２６）に電気的に接続されるような状態では、手Ｈと共に導電性ヘッド２４が各電極４１，４２，４３と対向する電極となる。そのため、手Ｈとヘッド２０との距離が１〜２ｍｍの時点で手Ｈ（コンデンサの電極）の面積が急激に増加したのと同様になり、手Ｈと各電極４１，４２，４３との間のコンデンサの静電容量が急激に増加する。

このような静電容量センサ４０の検出値の急増（検出値の増加率の急激な変化）を制御基板４４や外部機器などで検出することによって、制御基板４４や外部機器がヘッド２０に手Ｈが接触したと判断する。その結果、導電性ヘッド２４がない場合と比べて、導電性ヘッド２４を有する方がヘッド２０に手Ｈが接触したことを判断し易くできる。

なお、繊維状の導電部２６の１ｃｍ当たりの抵抗値が約１００ｋΩ以下であれば、ヘッド２０に手Ｈが接触するとき（ヘッド２０と手Ｈとの距離が１〜２ｍｍ以下になるとき）の検出値の増加を十分急激にできる。そのため、検出値の急増からヘッド２０に手Ｈが接触したことを判断し易くできる。

ここで、ヘッド２０と手Ｈとの距離に対する静電容量センサ４０の検出値は、各電極４１，４２，４３の面積、手Ｈの大きさ等の各種条件に応じて異なる。そのため、静電容量センサ４０の検出値が所定の閾値を超えたときにヘッド２０に手Ｈが接触したと判断する場合には、各種条件に応じて検出値の閾値を適切に設定する必要がある。

これに対し、本実施形態では、静電容量センサ４０の検出値の急増に基づいて、具体的には、手Ｈと各電極４１，４２，４３との間の静電容量の１次微分値（増加率）が所定の閾値を超えたことに基づいて、ヘッド２０に手Ｈが接触した（ヘッド２０と手Ｈとの距離が１〜２ｍｍ以下になった）と判断する。静電容量（検出値）の増加率は、各種条件に応じた変化が小さいので、静電容量の増加率に対する閾値を設定し易くできると共に、ヘッド２０への手Ｈの接触を判断し易くできる。

また、例えば、ヘッド２０に手Ｈを接触させてミュートする場合には、ミュートする前後にヘッド２０の上に手Ｈをかざしていることが多い。ヘッド２０を手Ｈで直接打撃して楽音を発生させる場合にも、打撃の前後にヘッド２０の上に手Ｈをかざしていることが多い。このような場合、電子打楽器５０では、手Ｈをかざしているだけなのに、ヘッド２０に手Ｈが接触したと判断されることがある。そうすると、意図せずにミュートされたり楽音が発生したりする。これに対して、電子打楽器１０では、導電性ヘッド２４によりヘッド２０に手Ｈが接触したか否かを判断し易くできるので、意図しないミュートや楽音の発生を抑制できる。

上述したように電子打楽器１０では、導電性ヘッド２４に手Ｈを直接触れなくても、導電性ヘッド２４の表面２０ａ側に配置される第１ヘッド２２に接触することで、静電容量センサ４０の検出値が急増する。これにより、打撃時のスティックや手Ｈなどから導電性ヘッド２４を保護しつつ、ヘッド２０に手Ｈが接触したことを判断し易くできる。

また、ヘッド２０に手Ｈを接触した後にヘッド２０を手Ｈで押し込むと、押込量に応じて静電容量センサ４０の検出値がさらに増加する。これにより、ヘッド２０への手Ｈの接触後にヘッド２０が押し込まれたことや、ヘッド２０の押込量を静電容量センサ４０によって検出できる。その結果、ヘッド２０への手Ｈの接触と、ヘッド２０の押し込みとで発生させる電子楽音を異ならせることができると共に、ヘッド２０の押込量に応じて電子楽音を変化させることができる。

次に図４及び図６を参照して、導電性ヘッド２４の導電部２６と各電極４１，４２，４３との位置関係について説明する。図６は、ヘッド２０への手Ｈの接触位置に応じた静電容量センサ４０の検出値を示すグラフである。

図４に示すように、第１方向Ａに延びて設けられる複数の導電部２６は、互いに第２方向Ｂに離れて配置される。この複数の導電部２６に対して、第１電極４１と第２電極４２とは、第１方向Ａと平行な直線の両側に位置するように第２方向Ｂに離れて配置される。即ち、第１方向Ａと平行な直線の両側に位置するように１枚の電極が第２方向Ｂに２つに分割されて、第１電極４１及び第２電極４２が設けられている。

このように、上面視において、第１電極４１と第２電極４２との境界線と平行に導電部２６を設けた場合に、第２電極４２の直上から第１電極４１の直上までの間で手Ｈの位置を変えながら、ヘッド２０に手Ｈを近づけていく。各位置でヘッド２０に手Ｈを接触させたときの、第１電極４１に関する静電容量センサ４０の検出値が図６に示されている。

図６のグラフの縦軸は、第１電極４１に関する静電容量センサ４０の検出値である。図６のグラフの横軸は、第１電極４１の縁と手Ｈの先端との距離である。なお、この横軸の下部には、第１電極４１の縁と手Ｈの先端との関係が模式的に図示されている。

手Ｈが第１電極４１の直上にない場合（図６のグラフにおいて横軸の値が０ｍｍ未満の場合）には、静電容量センサ４０の検出値は殆ど変化しない。一方、手Ｈが第１電極４１の直上に位置する場合（横軸の値が０ｍｍ以上の場合）には、手Ｈの先端が第１電極４１の縁から離れる（第１電極４１の直上に位置する手Ｈの面積が大きくなる）につれて徐々に静電容量センサ４０の検出値が変化する。

第１電極４１の縁と手Ｈの先端とが２０ｍｍ以上離れている場合（横軸の値が−２０ｍｍ以下の場合）には、第１電極４１に関する静電容量センサ４０の検出値が殆ど得られない。なお、第１電極４１とヘッド２０との距離を変化させる等して、静電容量センサ４０の検出値を全体的に変化させても、同様に第１電極４１と手Ｈとが２０ｍｍ以上離れている場合には検出値が殆ど得られない。

これに対して、第１電極４１及び第２電極４２の直上に導電部２６を跨って設け（上面視において第１電極４１と第２電極４２との境界線と非平行に導電部２６を設け）、手Ｈが第２電極４２の直上に位置する場合について検討する。この場合には、手Ｈの直下に位置する複数の導電部２６が全長に亘って電極になると、その導電部２６が第１電極４１及び第２電極４２の両方と対向する。そのため、手Ｈの高さに応じて、第２電極４２に関する静電容量センサ４０の検出値だけでなく、第１電極４１に関する静電容量センサ４０の検出値も変化する。

全長に亘って電極となった複数の導電部２６と各電極４１，４２とが対向する部分の面積に、それぞれの静電容量センサ４０の検出値が依存する。そのため、導電部２６と第１電極４１との対向部分の面積と、導電部２６と第２電極４２との対向部分の面積とが同一である場合には、それぞれの静電容量センサ４０の検出値が略同一になる。よって、上面視において第１電極４１と第２電極４２との境界線と非平行に導電部２６を設けると、ヘッド２０への手Ｈの接触位置を検出できない。

なお、第１電極４１と第２電極４２との境界線と導電部２６とが平行でも非平行でも、第２電極４２と手Ｈとの距離に対する、第２電極４２に関する静電容量センサ４０の検出値の変化は、第１電極４１と手Ｈとの距離に対する、第１電極４１に関する静電容量センサ４０の検出値の変化と同一の挙動を示す。これらの結果、本実施形態は、上面視において第１電極４１と第２電極４２との境界線と平行に導電部２６を設けることで、ヘッド２０への手Ｈの接触位置に応じた第１電極４１の検出値と第２電極４２の検出値との差を大きくできる。これにより、その差からヘッド２０への手Ｈの接触位置を検出し易くできる。特に、第１電極４１又は第２電極４２のいずれかの直上のヘッド２０に手Ｈが接触したかを検出し易くできる。

第１電極４１及び第２電極４２を更に第２方向Ｂに複数に分割した場合には、分割された各電極の検出値の差から、より詳細な手Ｈの接触位置を検出できる。上述したように、ヘッド２０に接触した手Ｈの先端と第１電極４１（各電極）の縁とが２０ｍｍ以上離れている場合には、その電極に関する静電容量センサ４０の検出値が殆ど得られない。そのため、静電容量センサ４０の検出値が殆ど得られなかった電極から２０ｍｍ以上離れた位置のヘッド２０に手Ｈが接触していると判断できる。

各電極４１，４２の形状（第２方向Ｂに分割された各電極の形状）が同一に形成されることで、各電極４１，４２の検出感度を均一化できる。その結果、各電極４１，４２の検出値の差に基づいた手Ｈの接触位置の検出精度を向上できる。さらに、各電極４１，４２の形状が同一であれば、各電極４１，４２の境界線上に手Ｈが位置しても、その手Ｈの直下に位置する複数の導電部２６と各電極４１，４２との対向部分の面積に応じて、各電極４１，４２に関する検出値を異ならせることができる。その結果、各電極４１，４２の境界線上に手Ｈが位置しても、ヘッド２０への手Ｈの接触位置を検出し易くできる。

また、各電極４１，４２の境界線上に位置する手Ｈを第２方向Ｂへ向かって移動させると、各電極４１，４２に関する検出値が一方では増加して他方では減少する。これにより、手Ｈの移動やその移動方向を検出できる。

次に図７、図８及び図９を参照して第２実施形態について説明する。第１実施形態では、静電容量センサ４０の各電極４１，４２，４３がヘッド２０と対向するように設けられる場合について説明した。これに対し第２実施形態では、静電容量センサ６１の第１電極６２及び第２電極６３（以下「各電極６２，６３」と称す）が胴部１１の内周面に設けられる場合について説明する。なお、第１実施形態と同一の部分については、同一の符号を付して以下の説明を省略する。

まず、図７を参照して第２実施形態における電子打楽器６０について説明する。図７は電子打楽器６０の断面図である。図７に示すように、電子打楽器６０の静電容量センサ６１は、ヘッド２０に人体等の被検出導体が近づいたことを検出する自己容量方式のセンサである。静電容量センサ６１は、第１電極６２と、第２電極６３と、制御基板４４とを備える。各電極６２，６３は、制御基板４４に電気的に接続される。

各電極６２，６３は、胴部１１（フレーム１３の側壁部１３ｂ）の内周面に、その半周に亘ってそれぞれ取り付けられる帯状の導体である。これにより、フレーム１３に設けられる一部の突起部１４やリブ１５を省略できる。

各電極６２，６３は、胴部１１の内周面の全周に取り付けられる上面視円環状の電極を２等分したものとみなすことができる。各電極６２，６３は、下方へ向かうにつれて胴部１１の中心へ向かって傾斜する。

次に図８及び図９を参照して静電容量センサ６１の検出値について説明する。図８は導電性ヘッド２４の導電部２６と各電極６２，６３との位置関係を示した模式図である。図８に示すように、第１方向Ａに延びて設けられる複数の導電部２６は、互いに第２方向Ｂに離れて配置される。この複数の導電部２６に対して、第１電極６２と第２電極６３とは、第２方向Ｂと平行な直線の両側に位置するように第１方向Ａに離れて配置される。即ち、円環状の電極が第１方向Ａに２つに分割されて、第１電極６２及び第２電極６３が設けられている。

図８に示した導電性ヘッド２４（ヘッド２０）の位置６４〜６８において、ヘッド２０からの手Ｈの高さに応じた、第１電極６２に関する静電容量センサ６１の検出値の変化を図９に示す。図９には、位置６４の検出値のグラフが実線で示される。なお、位置６５，６６の検出値のグラフは、位置６４の検出値のグラフと略同一である。図９には、位置６７の検出値のグラフが破線で示される。図９には、位置６８の検出値のグラフが一点鎖線で示される。図９の横軸は、ヘッド２０からの手Ｈの高さであり、接触位置から左に向かうほど手Ｈが高い位置にあることを示している。縦軸は、静電容量センサ６１の検出値である。

いずれの位置６４〜６８においても、ヘッド２０と手Ｈとが接触するまでは検出値の増加が小さく、ヘッド２０と手Ｈとの接触時に検出値が急増する。その結果、第１実施形態と同様に、導電性ヘッド２４によってヘッド２０に手Ｈが接触したことを判断し易くできる。

ヘッド２０に手Ｈを接触したときの静電容量センサ６１の検出値は、位置６４〜６６で最も大きく、位置６７で次に大きく、位置６８で最も小さくなる。即ち、第１電極６２に近い程ヘッド２０への接触時の検出値が大きくなる。

なお、第２電極６３に関する静電容量センサ６１の検出値の変化は、第１電極６２に関する静電容量センサ６１の検出値の変化と同一の挙動を示す。即ち、第２電極６３に関する静電容量センサ６１の検出値のグラフは、位置６５，６６，６８が実線、位置６７が破線、位置６４が一点鎖線で示される。

このような静電容量センサ６１の検出値の変化は、手Ｈの直下に位置する導電部２６が全長に亘って電極となり、その電極となった導電部２６が各電極６２，６３の近傍まで延びているためである。これにより、胴部１１の内周面に各電極６２，６３を取り付けても、導電性ヘッド２４（導電部２６）によって、ヘッド２０からの手Ｈの高さに応じて静電容量センサ６１の検出値を変化させることができる。

さらに、手Ｈのヘッド２０への接触位置から第１電極６２までの距離が長い程、その間の導電部２６の抵抗が大きくなる。そして、第１実施形態に比べて第２実施形態では、導電部２６と各電極６２，６３との対向面積が小さいので、静電容量センサ６１の検出値が全体的に小さくなる。そのため、導電部２６の抵抗に応じて静電容量センサ６１の検出値が変化し易い。その結果、位置６４〜６８が各電極６２，６３から遠い程、静電容量センサ６１の検出値が小さくなる。これにより、第１電極６２の検出値と第２電極６３の検出値との差から、ヘッド２０のうち第１方向Ａのいずれの位置に手Ｈを接触させたかを検出できる。

なお、第１方向Ａと平行な直線の両側に位置するように各電極６２，６３を第２方向Ｂに複数に分割することで、第１実施形態と同様に、第２方向Ｂに分割された各電極６２，６３のそれぞれの検出値を異ならせることができる。その結果、ヘッド２０への手Ｈの第２方向Ｂの接触位置を検出できる。

以上、上記実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。例えば、ヘッド２０に対して各電極４１，４２，４３，６２，６３が傾斜する場合に限らず、ヘッド２０と各電極４１，４２，４３，６２，６３とを完全に平行にしても良い。また、ヘッド２０と各電極６２，６３とを完全に垂直にしても良い。さらに、各電極４１，４２，４３と各電極６２，６３とを併せ持つようにしても良い。

上記各実施形態では、ドラムを模した電子打楽器１０，６０について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。筒状の胴部１１の軸方向両端のうち少なくとも一方が開口し、その開口をヘッド２０で覆うドラム以外の打楽器を模した電子打楽器に、導電性ヘッド２４及び静電容量センサ４０，６１を設けても良い。ドラム以外の打楽器としては、例えば、カホンやコンガ、ボンゴ、ティンバレス、ティンパニ等が挙げられる。

なお、模される打楽器に応じて、円筒状以外の筒状に胴部１１を形成しても良い。この胴部の形状に合わせてフレーム１３やヘッド２０、リム１７、各電極４１，４２，４３，６２，６３等の形状が決定される。また、模される打楽器に応じて、手Ｈ以外の人体の一部（足など）を被検出導体としても良い。ヘッド２０にスティック等を接触させる場合、そのスティック等を人体やグランド等の基準電位点に接続して、スティック等を被検出導体としても良い。

上記第１実施形態では、導電性ヘッド２４が平織りの網状素材から構成される場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。綾織り（斜文織り）や繻子織りなどの網状素材から導電性ヘッド２４を構成しても良い。また、導電性を有する合成樹脂製のフィルムやゴム製の板、金属板、金属箔などから導電性ヘッド２４を構成しても良い。フィルムや織物、編物などの絶縁体からなる非導電部２７に、複数の導電部２６を接着などにより固定して、導電性ヘッド２４を構成しても良い。複数の導電部２６を第１方向Ａと第２方向Ｂとにそれぞれ配置しても良い。また、第１方向Ａに延びて設けられる複数の導電部２６を第２方向Ｂに接触させても良い。また、全ての繊維を導電部２６にして導電性ヘッド２４を構成しても良い。なお、導電部２６は、カーボン繊維に限らず、針金や金属繊維、導電性ポリマー繊維、絶縁体からなる繊維の表面を導体で被覆したもの等を用いても良い。

上記第１実施形態では、導電性ヘッド２４の中央の一部が、接合部２５によって第１ヘッド２２及び第２ヘッド２３の少なくとも一方に接合される場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。導電性ヘッド２４の略全面に接合部２５を設けたり、導電性ヘッド２４の外縁に連続的または断続的に接合部２５を設けたりしても良い。また、導電性ヘッド２４の外側の第１ヘッド２２と第２ヘッド２３とを接合部２５により接合しても良い。この場合には、導電性ヘッド２４を第１ヘッド２２や第２ヘッド２３に接合せずに、第１ヘッド２２及び第２ヘッド２３に対する導電性ヘッド２４の移動を接合部２５によって規制できる。

また、接合部を省略しても良い。さらに、接合部を省略しつつ、導電性ヘッド２４の外縁の少なくとも一部に絶縁体を一体化してもよい。この絶縁体を枠部２１に固定することで、枠部２１等の導体に導電性ヘッド２４が接触しないようにしつつ、枠部２１に導電性ヘッド２４を固定できる。

上記第１実施形態では、第１ヘッド２２及び第２ヘッド２３の間に導電性ヘッド２４が挟まれるヘッド２０について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。第１ヘッド２２及び第２ヘッド２３のいずれか一方または両方を省略しても良い。この場合には、導電性ヘッド２４の外縁や、その外縁に一体化した絶縁体を枠部２１に固定する。但し、第１ヘッド２２又は第２ヘッド２３を有する場合には、第１ヘッド２２又は第２ヘッド２３に導電性ヘッド２４の略全面や外縁を接合部２５によって接合しても良い。

上記第１実施形態では、上面視円形状の電極を周方向に３等分するようにして、各電極４１，４２，４３を設ける場合について説明した。上記第２実施形態では、上面視円環状の電極を周方向に２等分するようにして、各電極６２，６３を設ける場合について説明した。しかし、必ずしもこれに限られるものではない。電極の分割数や、分割する方向、分割された各電極の形状などは適宜変更しても良い。また、円形状や円環状の電極を分割せずに用いても良い。

上記各実施形態では、静電容量センサ４０，６１が自己容量方式である場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。相互容量方式の静電容量センサを用いても良い。相互容量方式の静電容量センサは、一対の電極の一方に電荷を供給し、一対の電極間の間に導電性ヘッド２４を介して電界を形成し（静電容量が生じ）、導電性ヘッド２４への手Ｈの接近によって電界の一部が手Ｈへ移ることによる一対の電極間の静電容量の減少を検出する。相互容量方式の静電容量センサでは、電界を形成する一対の電極が必要になるので、電極のパターンや制御回路が複雑になる。これに対し、自己容量方式の静電容量センサ４０，６１では、電極および制御回路を単純化できる。

上記第１実施形態では、シェル１２が導体である場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。木材や合成樹脂等の絶縁体によりシェル１２を構成しても良い。シェル１２を構成する絶縁体の誘電率が小さい程、シェル１２に人体などが接近することによって静電容量センサ４０が検出する静電容量の変化を小さくできる。

なお、絶縁体によりシェル１２が構成される場合でも、シェル１２の内周面および外周面の少なくとも一方に導体膜を貼り付けたり、シェル１２の内周面および外周面の少なくとも一方を導電塗料でコーティングしたり、各電極４１，４２，４３とシェル１２との間に導体板を配置したりしても良い。これらの導体膜や導電塗料、導体板を基準電位点に接続することで、この導体膜や導電塗料、導体板が静電シールドとして機能する。

また、枠部２１や枠接触部１７ａ、フランジ１７ｃ、筒部１８ｃ、ボルト１６、フレーム１３の少なくとも一部を導体により構成して基準電位点に接続することで、その基準電位点に接続された導体が静電シールドとして機能する。

上記第１実施形態では、ヘッドセンサ３３及びリムセンサ３５が圧電素子により構成されるセンサである場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、圧電素子以外の素子により構成される振動センサを用いることは当然可能である。また、クッション３４からの押圧力を検出するヘッドセンサをメンブレンスイッチ等の感圧センサにより構成することも可能である。また、リム１７の弾性部材１７ｂの弾性変形により押圧されるように構成されたメンブレンスイッチ等の感圧センサによりリムセンサを構成することも可能である。なお、ヘッドセンサ３３及びリムセンサ３５を省略しても良い。

上記第１実施形態では、手Ｈと各電極４１，４２，４３との間の静電容量（検出値）の１次微分値が所定の閾値を超えたときに、ヘッド２０に手Ｈが接触した（ヘッド２０と手Ｈとの距離が１〜２ｍｍ以下になった）と判断する場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。例えば、静電容量の増加率を、静電容量の１次微分値としてではなく、所定時間前後の静電容量の差として求めても良い。また、静電容量の連続的な増加の後、連続的な増加傾向から大きく外れるように静電容量が急増した場合（静電容量の増加傾向が変化した場合）に、ヘッド２０に手Ｈが接触したと判断しても良い。

静電容量の２次微分値や３次微分値などの高次微分値が所定の閾値を超えたことに基づいて、ヘッド２０に手Ｈが接触したと判断しても良い。高次微分値は、静電容量の増加率の増加の仕方を示し、導電性ヘッド２４を設けたことによる静電容量の急増により高次微分値も急増する。即ち、高次微分値を用いる場合でも、静電容量の増加率に基づいてヘッド２０への手Ｈの接触を判断しているといえる。

また、ヘッド２０と手Ｈとの距離が１〜２ｍｍ以下になってヘッド２０に手Ｈが接触するまでの間の静電容量の値を閾値として設定し、その閾値を静電容量が超えたときにヘッド２０に手Ｈが接触したと判断しても良い。この場合には、手Ｈの動かし方に起因して静電容量の増加率が大きくなり、ヘッド２０から手Ｈが離れているにも関わらず、ヘッド２０に手Ｈが接触したと判断されることを防止できる。また、ヘッド２０に手Ｈが接触したと判断するための各種条件を複数組み合わせても良い。

１０，６０ 電子打楽器
１１ 胴部
２０ ヘッド
２０ａ 表面
２０ｂ 裏面
２１ 枠部
２２ 第１ヘッド
２３ 第２ヘッド
２４ 導電性ヘッド
２６ 導電部
２７ 非導電部
４０，６１ 静電容量センサ
４１，６２ 第１電極（電極の一部）
４２，６３ 第２電極（電極の一部）
４３ 第３電極（電極の一部）

Claims (5)

1. 軸方向一端面が開口する筒状の胴部と、
   開口した前記胴部の軸方向一端面を覆って表面が打撃されるヘッドと、
   前記ヘッドの裏面側に配置される電極を有する静電容量センサとを備え、
   前記ヘッドは、電気的に孤立した導電性ヘッドを備え、
   前記ヘッドの表面と前記電極との間には、基準電位点に接続された導体がないことを特徴とする電子打楽器。
2. 前記ヘッドは、前記導電性ヘッドの前記表面側に配置される絶縁体からなる第１ヘッドを備えることを特徴とする請求項１記載の電子打楽器。
3. 前記胴部の外周側に固定される環状のリムを備え、
   前記ヘッドは、前記導電性ヘッドの前記裏面側に配置される絶縁体からなる第２ヘッドと、
   前記第１ヘッド及び前記第２ヘッドの外縁がそれぞれ固定されると共に前記リムに押されて前記第１ヘッド及び前記第２ヘッドに張力を加える環状の枠部とを備え、
   前記導電性ヘッドは、前記第２ヘッドと前記胴部との接触位置よりも内側に配置されることを特徴とする請求項２記載の電子打楽器。
4. 前記導電性ヘッドは、第１方向に延びて設けられる導体からなる複数の導電部と、
   複数の前記導電部が固定される絶縁体からなる非導電部とを備え、
   複数の前記導電部は、前記第１方向と直交する第２方向に互いに離れ、
   前記電極は、前記第１方向と平行な直線の両側に位置するように前記第２方向に複数に分割されることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の電子打楽器。
5. 電気的に孤立した導電性ヘッドを有するヘッドと、前記ヘッドの裏面側に配置される電極を有する静電容量センサと、を備える電子打楽器を用いた検出方法であって、
   被検出導体と前記ヘッドの表面との距離に応じた前記電極と前記被検出導体との間の静電容量の増加率に基づいて、所定の距離よりも前記被検出導体が前記ヘッドに近づいたと判断することを特徴とする検出方法。

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