JP2014500517A - 一面式薄膜容量性タッチセンサを有する楽器 - Google Patents

Abstract

接触検知型楽器は、本明細書で説明されており、導電性接地面を有する一面式容量性タッチセンサ、空隙を有する一面式容量性タッチセンサ、分離材料を有する一面式容量性タッチセンサ、並びに／または、導電性接地面、空隙及び／もしくは分離材料の組み合わせを有する一面式容量性タッチセンサ、を有する実施形態を含む。ギターのような弦楽器を模擬する接触検知型楽器を説明する。

Description

関連出願の相互参照
本願は、２０１０年６月１７日に出願した米国仮特許出願第８１／３３５５６４の利益及び優先権を主張し、この出願は、参照として本明細書に組み込まれる。

本発明は、楽器の分野に関連する。特に、本発明は、電気的に音を発生させる楽器に関連する。

近年の安価なコンピュータプロセッサ及び論理素子の急増は、ゲーム、玩具、本などに影響を及ぼしている。一部のゲーム、玩具及び本は、聴覚的なかつ／または視覚的な入力／出力論理に結合された制御論理と連動する埋込型センサを使用しており、ゲーム、玩具、本などにより提供される双方向性の体験を高めている。一例としては、本またはカード（例えばグリーティングカード）があり、この本またはカードは、開いているページまたはカードの同一性を検知して、読者に対して開いているページまたはカードに関連する聴覚的なフィードバックを提供する。

ゲーム、玩具及び本で使用されている一タイプのセンサは、容量性タッチセンサである。容量性タッチセンサは、主として、電気的絶縁体に囲まれた小型のキャパシタである。キャパシタは、静電容量と称される電荷を蓄積する。電源が増大した電圧をキャパシタにわたって付与すると、電荷は、キャパシタを増大した電圧まで帯電するまで、キャパシタに流入する。同様に、電源が減少した電圧をキャパシタに付与すると、電荷は、キャパシタが減少した電圧まで放電するまで、キャパシタから流出する。キャパシタが帯電するまたは放電するのにかかる期間は、付与した電圧の変化及びキャパシタの静電容量に依存する。静電容量が未知の場合、帯電または放電時間と付与した電圧の変化とから計算される。容量性タッチセンサに接触するまたは近接する人は、人の静電容量を容量性タッチセンサの静電容量と結合することによって、センサの有効静電容量を変化させる。この有効静電容量の変化は、帯電または放電時間の変化として検出される。

携帯電話機及びＡＴＭで使用される容量性タッチセンサのような最も一般的な容量性タッチセンサは、厚さ数ミリメートルの可撓性を有さない基板で形成され、ガラスで保護されている。薄膜型容量性タッチセンサは、特許文献１「可撓性を有する容量性タッチセンサ」で教示されている容量性タッチセンサのように、公知である。しかしながら、薄膜型容量性タッチセンサは、大して使用されていない。１つの理由は、薄膜型容量性タッチセンサが、薄膜型容量性タッチセンサをセンサの両面の接触に対して感度を有する「二面式(two-sided)」効果を示すことである。

多数の特許文献は、ゲーム（例えばボードゲーム）、玩具、本及びカードを説明しており、このゲーム、玩具、本、カードは、コンピュータ及びセンサを使用して人間のボードゲーム、玩具、本及びカードの素子との相互作用を検知する。以下に公知の関連技術のリストを示す。

上記各特許文献（それ自体が参照として必須な材料として組み込まない）の教示は、参照として本明細書に組み込まれる。上記発明及び特許のいずれも、単独でまたは組み合わせて、後述しそして本願で主張される本発明の実施形態を説明すると理解されない。

例えば、特許文献７「コンピュータ化されたゲームボード」は、ゲームボードに関連する玩具人形の位置を自動的に検知し、それによりコンピュータ化されたゲームシステムに入力を供給するシステムを説明する。システムは、検出されるゲームピースそれぞれがトランスポンダを組み込むことを必要とし、このトランスポンダは、信号発生器からの刺激する電磁信号を受信し、ゲームボードに埋め込まれた１以上のセンサで検知される応答信号を生成する。このようなシステムは、複雑かつ高価であるので、低価格のゲーム及び玩具では実用的でない。

特許文献１０「電子ゲーム機器」、特許文献９「電子ゲーム機器」及び特許文献６「ボード上の遊具用ピースを検出するデバイス」全ては、ゲームピースの位置及び／または同一性を判断するために検知する共振周波数を使用するシステムを説明する。各システムは、独特なゲームピースそれぞれのいくつかの特有な機能と連動する共振回路を必要とし、この共振回路は、システムの複雑さ及びコストを増大させる一方で、使用の柔軟性を低減する。

特許文献８「接近反応玩具」は、聴覚的に検知することを組み込んだ玩具の別の例を説明しており、この検知は、高周波数発振器に結合された容量性タッチセンサを使用し、発振器の周波数は、容量性タッチセンサへの（人間の手のような）導電性の対象物の接近により部分的に決定される。このシステムは、同時に配備されるセンサの数を制限することがある特定の電子回路が必要であるという欠点を有する。

特許文献５「ユーザの運動を感知可能な双方向性ゲームデバイス」は、一連の発光器及び光検出器を使用してプレーヤの手または他の身体部分から反射した光の強度を測定することによって、プレーヤの相互作用を検知する別の解決法を説明する。このようなシステムは、特に検出の空間感度を増大させるために、多数の高価な発光器及び光検出器を必要とする。

特許文献２「玩具または教育デバイス」は、前表紙及び裏表紙カバーと背表紙と複数のページと前表紙及び裏表紙カバーに取り付けられた複数の圧力センサと圧力センサに接続された音源とを有する玩具または教育デバイスを説明する。圧力センサは、音源を作動させるために対応するカバーに重なるページの位置合わせした場所に圧力を付与することに対応し、押下されたセンサの場所と圧力を付与したページとに関連する音を発生させる。

特許文献３「自己朗読する子供用の本」は、自己朗読する電子的な子供用の本を説明しており、この本は、言葉のような一連の表示を表示し、発光ダイオードのような視覚的表示器を各表示の下に有し、この視覚的表示器は、子供が各発光ダイオードに関連するスイッチに接触すると順に自動的に発光され、光及び作動されたスイッチに関連する表示すなわち言葉を可聴とする音声合成装置を順次駆動する。

特許文献４「アニメーション化デバイス」は、視覚的かつ／または音響的効果を生成するための、グリーティングカード、ディスプレイカードなどの形態にあるデバイスを説明しており、このデバイスは、効果発生器と関連付けられた画像物及び／または印刷物が付与されたパネル部材などと、パネル部材に取り付けられているが読者に視認されず、効果発生器に接続される電子回路と、パネル部材にある活性体であって、作動されると電子回路を始動させて効果発生器を始動させる、活性体と、を有する。

米国特許第６８１９３１８号明細書 米国特許第５６４５４３２号明細書 米国特許第５５３８４３０号明細書 米国特許第４２９９０４１号明細書 米国特許第６９５５６０３号明細書 米国特許第６１６８１５８号明細書 米国特許第５８５３３２７号明細書 米国特許第５４１３５１８号明細書 米国特許第５１８８３６８号明細書 米国特許第５１２９６５４号明細書

上記特許文献それぞれは、高価な構成部材もしくは製造技術を必要としかつ／または限定的な機能性を示すゲーム、玩具、本及び／またはカードを説明する。後述するように、本発明の形態は、これら制限を解消する。

接触検知センサを有するギターのような楽器の形態を本明細書で説明する。いくつかの形態は、容量性タッチセンサ層と、容量性タッチセンサ層に隣接する分離層と、分離層に隣接して容量性タッチセンサ層の裏側を遮蔽する導電性接地面層と、を備える。他の形態は、容量性タッチセンサ層と容量性タッチセンサ層に隣接する空隙層を形成して容量性タッチセンサ層の裏側を遮蔽する分離層とを備える接触検知センサを有する。

本発明の薄型容量性タッチセンサに関するシステムおよび方法は、（１）構造が安価かつ簡素であること、（２）特に手持ちサイズのデバイスに関して容量性タッチセンサをほぼ一面式(one-sided)で始動させること、（３）構造が薄型であること、（４）ゲーム、ボードゲーム、玩具、本及びグリーティングカードへのタッチセンサの用途、及び、（５）容量性タッチセンサを有する層または基板に印刷図版を一体化すること、を含むさまざまな利点を示す。

本発明のさらなる利点は、以下の説明において一部説明され、一部説明から明らかであり、または、本発明の実施からわかる。本発明の利点は、特に添付の特許請求の範囲で指摘する手段及び組み合わせを用いて認識されかつ得られる。本発明の形態のさらなる長所及び利点は、添付の図面を参照しながらもたらされる以下の詳細な説明を考慮することにより明らかになり、これは、本発明の好ましい形態を明確に述べて示す。

添付の図面は、この明細書に組み込まれかつこの明細書の一部を構成しており、本発明の１以上の実施形態を示し、詳細な説明と共に、本発明の原理及び実施を説明する機能を果たす。

充填パターンが異なる薄膜型容量性タッチセンサのいくつかの実施形態を示す図である。 充填パターンが異なる薄膜型容量性タッチセンサのいくつかの実施形態を示す図である。 充填パターンが異なる薄膜型容量性タッチセンサのいくつかの実施形態を示す図である。 充填パターンが異なる薄膜型容量性タッチセンサのいくつかの実施形態を示す図である。 薄膜型容量性タッチセンサを印刷図版と組み合わせた方法を示す図である。 薄膜型容量性タッチセンサを印刷図版と組み合わせた方法を示す図である。 導電性接地面層を有する一面式薄膜型容量性タッチセンサを示す図である。 別の導電性接地面構造を有する一面式薄膜型容量性タッチセンサを示す図である。 図８の一面式薄膜型容量性タッチセンサを示す別の図である。 遮蔽するための空隙層を有する容量性タッチセンサを示す側面図である。 遮蔽するための空隙層を有する別の実施形態における容量性タッチセンサを示す側面図である。 遮蔽するための分離材料を有する別の実施形態における容量性タッチセンサを示す側面図である。 遮蔽するために波型ボール紙に取り付けられた容量性タッチセンサを示す側面図である。 薄膜型容量性タッチセンサと１以上の導電性接地面層とを有するギター構造を示す図である。 別の実施形態におけるギター構造を示す図である。 薄膜型容量性タッチセンサと空隙層とを有するギター構造方式を示す図である。 別の実施形態におけるギター構造方式を示す図である。 ギター形態の容量性タッチセンサの配置を示す図である。 ギター形態の容量性タッチセンサの配置を示す図である。 ストラムセンサを示す図である。 ギターのアップストラムアタックサンプル及びコードサンプルを示す図である。 ギターのダウンストラムアタックサンプル及びコードサンプルを示す図である。 ギターのネック及びフレットセンサを示す図である。 ギターのセンサを示す図である。 ギターのコード運指表を示す図である。

図面で使用される参照符号
図面において、同様の参照符号は、いくつかの図面にわたって同様の素子を示す。使用した参照符号に関して、さまざまな図面にわたって、以下の番号を使用する。
１０ 薄膜型容量性タッチセンサ
１２ 容量性素子
１４ 薄膜基板
１６ 相互接続部
２０ ５０％充填パターンの容量性タッチセンサ
２２ ５０％充填パターンの容量性素子
３０ ３５％充填パターンの容量性タッチセンサ
３２ ３５％充填パターンの容量性素子
３４ 薄膜型容量性タッチセンサ
３６ 容量電界
４２ 印刷図版層
４４ 容量性タッチセンサ層
４６ 容量性素子
４８ 薄膜基板
５２ 印刷図版層
５４ 容量性タッチセンサ層
５６ 容量性層
５８ 薄膜基板
６０ 一面式薄膜型容量性タッチセンサ
６２ 導電性接地面層
６４ 容量性タッチセンサ層
６６ 分離層
７０ 一面式薄膜型容量性タッチセンサ
７１ 容量性素子
７２ 導電性接地面層
７４ 容量性タッチセンサ層
７６ 分離層
７８ 薄膜
８０ 電極
１７０ 一面式薄膜型容量性タッチセンサ
１７２ 容量性タッチセンサ層
１７４ 分離基部
１７６ 空隙層
１８０ 一面式薄膜型容量性タッチセンサ
１８２ 容量性タッチセンサ層
１８４ 分離基部
１８６ 空隙層
１９０ 一面式薄膜型容量性タッチセンサ
１９２ 容量性タッチセンサ層
１９４ 厚肉分離材料
２００ 一面式薄膜型容量性タッチセンサ
２０２ 容量性タッチセンサ層
２０４ 波型構造体
２０６ 空隙層
２２０ 容量性ギター
２２２ ギター本体
２２４ ネック導電性接地面層
２２６ ネックハウジング
２２８ ギターネック
２３０ 本体導電性接地面層
２３２ 本体分離層
２３４ 印刷図版層
２３６ 容量性タッチセンサ層
２３８ 電子機器パッケージ
２３９ スピーカ
３４０ 容量性ギター
３４２ ギター本体
３４４ 空隙層
３４６ ネックハウジング
３４８ ギターネック
３５０ 導電性接地面層
３５２ 本体分離層
３５４ 印刷図版層
３５６ 容量性タッチセンサ層
３５８ 電子機器パッケージ
３５９ スピーカ
３７２ 印刷図版層
３７４ 容量性タッチセンサ層
３７６ ストラムセンサ
３７８ フレットセンサ
３８０ ギターネック
３８２ ハイネックセンサ
３８４ パームミュートセンサ
３８６ 制御センサ
３８８ ＰＣＢバス接続部
３９０ 導電性トレース
３９２ 上側ストラムセンサ
３９４ 下側ストラムセンサ
３９６ アップストラム信号トレース
３９８ ダウンストラム信号トレース
４００ 一般コードサンプル
４０２ アップストラムアタックサンプル
４０４ ダウンストラムアタックサンプル

本発明の詳細な説明を始める前に、以下の言及を整理する。適切な場合において、同様の参照符号及び記号は、別の図面において同一の対応するまたは同様の構成部材を指定するために使用される。本開示に関連する図面は、寸法上正確には記載されておらず、すなわち、このような図面は、寸法上正確にするのではなくむしろ視認の明確さ及び理解に重点を置いて作成されている。

明確にすることを目的として、本明細書で説明する実施の所定の機能を示して説明する。もちろん、当然ながら、このような実際の実施を開発するときには、開発者の具体的な目的を達成するために、用途及びビジネスに関連する制約に従うことのようなさまざまな実施の具体的な決定をしなければならず、これら具体的な目的が実施ごとでかつ開発者ごとで異なることである。さらに、当然ながら、このような開発の努力は、複雑であり、時間がかかるが、それにもかかわらず、本開示の利益を受ける当業者に関して設計することのありふれた取り組みである。

図１から図２４は、実施形態における容量性タッチセンサを用いた電子楽器を示す。これら実施形態で説明する電子楽器は、ギターであるが、当業者が理解することは、本明細書で説明する教示が、バンジョー、バイオリン、チェロのような弦楽器を模擬する他の電子楽器に適用可能であることである。

容量性タッチセンサの設計（図１から図１３）
図１から図６は、全体として、二面式薄膜型容量性タッチセンサの構造を説明する。図７から図９は、全体として、導電性接地面層を有する一面式薄膜型容量性タッチセンサを説明する。図１０から図１３は、全体として、空隙層または分離層を有する一面式薄膜型容量性タッチセンサを説明する。これら薄膜型容量性タッチセンサが比較的低コストでありかつ単純で／優雅であることにより、ゲーム（例えばボードゲーム）、玩具（例えばギター及びドラムのような楽器）、本及びグリーティングカードは、接触検知機能を有することを可能とする。

製造業者から入手可能な多数の現存する容量性タッチセンサの設計キットは、印刷回路基板を使用して薄膜型容量性タッチセンサを形成し、接続している。この解決法は、たいていの低コスト用途（例えばゲーム、玩具、本など）に対して高価すぎでありかつ煩わしすぎである。低コストの代替案は、（印刷回路基板と比較して薄い）薄膜型容量性タッチセンサを製造することである。薄膜型容量性タッチセンサを製造する１つの方法は、スクリーン印刷技術を用いて薄膜基板上に導電性インクでキャパシタの素子を印刷することである。薄膜基板は、プラスチック（例えばポリエステル）または紙のような材料のシートである。印刷回路基板よりも低コストであることに加えて、ポリエステルまたは紙のような薄膜基板は、より可撓性を有する。

図１から図４は、充填パターンが異なるいくつかの実施形態における薄膜型容量性タッチセンサを示す。図１は、中実の充填パターンを有する薄膜型容量性タッチセンサ１０を示す。薄膜型容量性タッチセンサ１０は、薄膜基板１４と、容量性素子１２と、を有する。容量性素子１２は、薄膜基板１４に穴部なく堆積された導電性インクで形成されており、中実の充填パターンをもたらしている。この実施形態において、導電性インクは、スクリーン印刷技術を用いて堆積されているが、他の実施形態において、他の技術を用いてもよい。薄膜型容量性タッチセンサ１０は、同様に、容量性素子１２を薄膜型容量性タッチセンサ１０の外部にある回路に電気的に接続するように構成された相互接続部１６を有する。この実施形態において、相互接続部１６は、薄膜基板１４上に堆積された導電性インクである。容量性素子及び相互接続部は、まとめて、本明細書において「導電性経路」と称される。

全体として使用されている導電性インクは、ポリマーと、金属及び／または炭素の導電性材料と、を有する。例えば、ポリマーは、粉末状の及び／またはフレーク状の銀、金、銅、ニッケル及び／またはアルミニウムを含んでもよく、いくつかの実施形態において、導電性経路の抵抗は、これら材料の組成及び構成に応じて、１００オーム未満から８Ｋオームに及ぶ。導電性材料が少ない導電性インクは、安価であるが、より高い抵抗を示す。導電性材料が多量である導電性インクは、高価であるが、低い抵抗を示す。

あるいは、導電性インクをスクリーン印刷することに替えて、１以上の導電性経路を銅箔または他の材料層で形成してもよい。例えば、１以上の導電性経路は、フォトリソグラフィでパターン化されてエッチングされ、１以上の導電性経路、すなわち、導電性素子及び／または関連する相互接続部を形成する薄肉の銅シートで形成されてもよい。部分的な充填パターンを有する導電性素子は、同様に薄肉金属からエッチングされてもよい。銅の導電性経路は、可撓性を有する基板層に積層されてもよい。銅及び導電性インク双方の導電性経路の実施形態またはこれら実施形態の組み合わせは、可撓性を有する回路（例えば「フレックス」回路）の少なくとも一部を形成してもよい。

容量性タッチセンサのコストは、図１に示す中実の充填パターンを有する容量性素子１２を、部分的な充填パターンを有する容量性素子で置換することにより、軽減され、その結果、部分的な充填パターンの容量性タッチセンサをもたらす。部分的な充填パターンの容量性素子には、穴部が形成されている。つまり、部分的な充填パターンの容量性素子の下にある薄膜基板の面積は、完全な導電性インク範囲よりも小さい。しかしながら、部分的な充填パターンの容量性素子は、連続的であり、そのため、電荷は、素子の全部分を流動する。

部分的な充填パターンの容量性タッチセンサの例として、図２は、５０％充填パターンの容量性タッチセンサ２０を示し、図３は、３５％充填パターンの容量性タッチセンサ３０を示す。図２において、５０％充填パターンの容量性タッチセンサは、５０％充填パターンの容量性素子２２を有し、これは、５０％充填パターンの容量性素子２２の下にある薄膜基板１４の５０％のみが導電性材料で覆われていることを意味する。図３において、３５％充填パターンの容量性タッチセンサ３０は、３５％充填パターンの容量性素子３２を有し、これは、３５％充填パターンの容量性素子３２の下にある薄膜基板１４の３５％のみが導電性材料で覆われていることを意味する。充填パターンの割合が減少すると、容量性タッチセンサの静電容量は、低減するが、容量性タッチセンサにより覆われる面積は、同一である。人間の指の接触を検出する多数の用途に関して、充填パターンを３５％まで減少させることは、性能を著しく落とすことなく容量性タッチセンサのコストを十分に低減する。このため、容量性素子は、ユーザが接触するための大きな目標を維持するが、導電性材料を低減する。

図１から図３に示す実施形態において、図示した部分的な充填パターンは、直角に交差する十字交差された水平及び垂直ラインからなる矩形状グリッドである。しかしながら、小さな円形の穴部からなる通常のパターンのような他の部分的な充填パターンを使用してもよい。便宜上、本明細書において「グリッド」は、任意の部分的な充填パターンを意味する。

図４は、図１から図３に関して説明した薄膜型容量性タッチセンサのような薄膜型容量性タッチセンサ３４を示す側面図である。帯電すると、容量電界３６は、薄膜型容量性タッチセンサ３４の前面及び背面から延在する。容量電界３６は、人間の指のような隣接する導電性物体と相互作用する電界であり、薄膜型容量性タッチセンサ３４の有効静電容量を変更する。薄膜型容量性タッチセンサ３４は、前面または背面のいずれかでも容量電界３６との相互作用が有効静電容量の変化として検出されるため、「二面式」と称される。

いくつかの実施形態において、１以上の容量性素子及び関連する相互接続部に結合する追加の電子機器は、少なくとも部分的に、１以上の薄膜型容量性タッチセンサとして同一の可撓性を有する基板に含まれてもよい。あるいは、少なくともいくつかの追加の電子機器は、別個の基板に含まれてもよい。例えば、少なくとも一部の電子機器は、別個の印刷回路基板に含まれてもよい。複数の基板にある複数の回路は、公知の電気的結合デバイス及び／または方法を用いて互いに電気的に結合される。

図５及び図６は、薄膜型容量性タッチセンサを印刷図版と組み合わせる方法を示す。図５は、薄膜型容量性タッチセンサを印刷図版と組み合わせる第１方法を示す。容量性タッチセンサ層４４は、積層して接着することまたは他の方法によって、印刷図版層４２に結合されている。この容量性タッチセンサ層４４は、薄膜基板４８（例えば紙またはプラスチック）に堆積された１以上の（図示の実施形態では３つの）容量性素子４６を備え、図１から図４に関する説明において上述したような容量性タッチセンサと同様の１以上の薄膜型容量性タッチセンサを形成する。この実施形態において、容量性素子４６は、スクリーン印刷工程を用いて薄膜基板４８上に堆積された導電性インクである。他の実施形態において、容量性素子４６は、金属箔からのリソグラフィを用いてまたは同一の他の方法を用いて形成されてもよい。

図６は、薄膜型容量性タッチセンサを印刷図版と組み合わせる第２方法を示す。ここで、印刷図版層５２は、薄膜基板５８に直接印刷された図版である。１以上の容量性素子５６は、同様に、同一の薄膜基板５８上に堆積され、容量性タッチセンサ層５４を形成する。このため、この実施形態において、容量性タッチセンサは、印刷図版層５２の一部である。つまり、容量性タッチセンサ層５４は、印刷図版層５２と一体化されている。いくつかの実施形態において、非導電性インクからなる不透明層は、不透明層を覆うように印刷された図版及び容量性素子５６を覆うように、印刷図版層５２に印刷されている。この不透明層は、導電性経路及び／または製品支持構造が薄膜基板５８を通して見えることを防止する。他の実施形態において、容量性素子５６は、不透明層なく印刷図版層５２を覆うように直接印刷されている。

接地面を有する一面式容量性タッチセンサ（図７から図９）
図７から図９は、導電性接地面層を有する一面式薄膜型容量性タッチセンサの実施形態を示しており、図１から図６に関する説明において上述したような薄膜型容量性タッチセンサの二面式機能性を軽減する。ゲーム、玩具、本及びグリーティングカードのような手持ちサイズのデバイスに関して、一面式薄膜型容量性タッチセンサは、ユーザが適切にこのようなデバイスと相互作用する能力を改善する。

図７は、導電性接地面層６２を有する一面式薄膜型容量性タッチセンサ６０を示す。一面式薄膜型容量性タッチセンサ６０は、分離層６６を用いて導電性接地面層６２から離間する容量性タッチセンサ層６４を備える。容量性タッチセンサ層６４は、図１から図４に関する説明において上述したような二面式薄膜型容量性タッチセンサである。この実施形態において、分離層６６は、紙またはプラスチックのような誘電体材料からなる薄肉シートである。導電性接地面層６２は、アルミニウム箔のような導電性材料からなる非常に薄肉のシートを取り付けることによって構成されている、または、分離層６６の背面にスクリーン印刷された導電性インクである。容量性タッチセンサ層６４と導電性接地面層６２との間の分離は、最小で０．５ｍｍである。０．５ｍｍ未満の分離は、容量性タッチセンサ層６４のベース静電容量を劇的に増大させ、そのため、人間の指の接触は、容量性タッチセンサ層６４の有効静電容量を変化させず、このような接触を検出不能とする。また、０．５ｍｍ未満の分離は、容量性タッチセンサ層６４が機械的に曲げを受けると、一面式薄膜型容量性タッチセンサ６０のベース静電容量を大きく変化させる。単純に一面式薄膜型容量性タッチセンサ６０を湾曲させることは、一面式薄膜型容量性タッチセンサ６０が人間の指により接触されるときに主として見られる変動よりも大きい有効静電容量の変動を招き、一面式容量性タッチセンサ６０の接触検知性を低下させる。

図８は、別の接地面構造を有する一面式薄膜型容量性タッチセンサ７０を示す。一面式薄膜型容量性タッチセンサ７０は、薄膜７８上に堆積されて容量性タッチセンサ層７４を形成する１以上の容量性素子７１（図８では視認されないので、図９参照）と、同一の薄膜７８上に堆積された導電性接地面層７２と、を有し、薄膜７８は、分離層７６の周囲に巻き付けられている。この実施形態において、分離層７６は、紙またはプラスチックのような誘電体材料からなる薄肉シートである。

図９は、図８に示す一面式薄膜型容量性タッチセンサ７０を示す別の図であり、同一の薄膜７８上に堆積された容量性素子７１と導電性接地面層７２とを示しており、薄膜７８は、平坦に置かれているが、分離層７６の周囲に巻かれるように構成されている（矢印が巻く動作を示す図９参照）。導電性接地面層７２は、図１から図４に関した上述したように、グリッド状または中実の充填パターンである。いくつかの実施形態において、容量性素子７１及び導電性接地面層７２は、同一の導電性材料（例えば導電性インク）で、ほぼ同時に（例えば同一のパターン印刷スクリーンから）形成されてもよい。同様に、一面式薄膜型容量性タッチセンサ７０の有効静電容量を測定するための電子機器８０が示されている。

空隙を有する一面式容量性タッチセンサ（図１０及び図１１）
図１０から図１３は、空隙層を有する実施形態を示しており、図１から図６の説明において上述した薄膜型容量性タッチセンサの二面式機能性を著しく軽減する一方で、低コストで単純な構造を維持する。ゲーム、玩具、本及びグリーティングカードのような手持ちサイズのデバイスに関して、薄膜型容量性タッチセンサの一面式機能性は、ユーザが適切にこのようなデバイスと相互作用する能力を改善する。

導電性接地面層の遮蔽部を用いてほぼ一面式容量性タッチセンサを形成する別の解決法として、他の実施形態は、容量性タッチセンサの一面のための遮蔽部として誘電率が非常に低い材料を用いる。より具体的には、誘電率が非常に低い１つの非常に安価な材料は、空気である。空隙層を有することは、容量性タッチセンサのうち空隙層側における容量的な感度を低くする。それにもかかわらず、容量電界は、容量性タッチセンサの構造に依存して空気を介して接近することによって始動される。したがって、空隙層を有する一面式薄膜型容量性タッチセンサは、それらの適正を判断する可能性のある用途に対して試験される。例えば、容量性タッチセンサのサイズ／面積とその空気を介した接近感度との間には、関係がある。一般的に、容量性タッチセンサが大きくなると、より感度が高くなり、的確に遮蔽するためにより厚い空隙層を必要とする。指針として、空隙層は、少なくとも容量性素子の頂部にある被覆材料の厚さである。例えば、厚さが２ミル（０．００２インチ）の薄膜型容量性タッチセンサ（その下側に導電性インクが印刷された容量性素子を有する薄膜）と厚さ１０ミルの印刷図版層と５ミルの接着層とを有する構造は、合計で容量性素子の上方にある１７ミルの被覆部となる。これは、少なくとも１７ミル（約０．５ｍｍ）の空隙層を提案する。面積が２平方インチ未満の容量性素子に関して、被覆部の厚さの５倍の空隙層は、十分であると証明されている。

図１０は、遮蔽するための空隙層１７６を有する一面式薄膜型容量性タッチセンサ１７０の実施形態を示す側面図である。一面式薄膜型容量性タッチセンサ１７０は、分離基部１７４に取り付けられた容量性タッチセンサ層１７２を有する。分離基部１７４は、成形されたまたは切り取られたパターンを有しており、容量性タッチセンサ層１７２の反対側にある分離基部１７４側に空隙層１７６を形成する。分離基部１７４は、人間の指のような異物が空隙層１７６に入って容量性タッチセンサ層１７２にあるセンサの有効静電容量を変更することを防止する。空隙層１７６は、上述のように底部からの接触に対する感度を軽減する。この実施形態において、分離基部１７４は、格子構造を有するが、他の実施形態において、波型構造のような他の幾何形状を有する構造を使用して空隙層１７６を形成してもよい。

図１１は、遮蔽するための空隙層１８６を有する一面式薄膜型容量性タッチセンサ１８０を示す側面図である。一面式薄膜型容量性タッチセンサ１８０は、分離基部１８４に取り付けられた容量性タッチセンサ層１８２を有する。分離基部１８４は、成形されたまたは切断されたパターンを有しており、容量性タッチセンサ層１８２に最も接近する分離基部１８４側に空隙層１８６を形成する。分離基部１８４は、人間の指のような異物が空隙層１８６に入って容量性タッチセンサ層１８２にあるセンサの有効静電容量を変更することを防止する。空隙層１８６は、底部からの接触に対する感度を軽減する。この実施形態において、分離基部１８４は、格子構造を有するが、他の実施形態において、波型構造のような他の幾何形状を有する構造を使用して空隙層１８６を形成してもよい。

分離層を有する一面式容量性タッチセンサ（図１２及び図１３）
図１２は、厚肉の分離材料１０４を有する一面式薄膜型容量性タッチセンサ１９０を示す側面図である。一面式薄膜型容量性タッチセンサ１９０は、厚肉の分離材料１９４に取り付けられた容量性タッチセンサ層１９２を有する。厚肉の分離材料１９４は、プラスチックまたはボール紙のような非導電性材料である。一面式薄膜型容量性タッチセンサ１９０は、厚肉の分離材料１９４を有する容量性タッチセンサ層１９２の背面への接触に対する感度を低減するまたは排除する。厚肉の分離材料１９４は、このような接触を容量性タッチセンサ層１９２の背面の遠くからとすることを強制し、したがって、このような接触中における容量性タッチセンサ層１９２の有効静電容量の変化を低減する。

図１３は、空隙層２０６を有する一面式薄膜型容量性タッチセンサ２００を示す図であり、この空隙層は、波型のボール紙または同様の材料のような波型構造体２０４によって形成されている。薄膜型容量性タッチセンサ２００は、波型構造体２０４に取り付けられた容量性タッチセンサ層２０２を有し、この波型構造体は、波型構造体２０４を通過した後に容量性タッチセンサ層２０２により発生した容量電界２０８の強度が減衰されることに起因して、容量性タッチセンサ層２０２のうち波型構造体２０４に最も近接する側（すなわち背面）の接触に対する感度を軽減する。このような波型構造体は、特に波型のボール紙などのために、ゲーム及び玩具に共通する安価な構成、材料である。

さらに、上記実施形態で説明した容量性タッチセンサ層は、平面的な層を必要としない。例えば、容量性タッチセンサ層（並びに接地平面遮蔽層及び／または空隙層）は、非平面構成に形成されている。また、ほぼ閉塞した非平面構成（例えばボトル、缶または他の容器）に関して、容器の内部は、空隙層として機能し、誤った及び／または意図的でない容量性タッチセンサの始動を十分に軽減するまたは防止する。

容量性タッチセンサを有するギター（図１４から図１７）
図１４は、印刷図版層の真下にある個別の印刷層を用いた容量性ギター２２０の実施形態の構成を示す。容量性ギター２２０は、ギター本体２２２、ギターネック２２８、ネックハウジング２２６、ネック導電性接地面層２２４、本体導電性接地面層２３０、本体分離層２３２、印刷図版層２３４、容量性タッチセンサ層２３６、電子機器パッケージ２３８及びスピーカ２３９を備える。この実施形態において、製品の物理的な設計のために、２つの個別の導電性接地面層を用いている。ギター本体２２２は、ネック導電性接地面層２２４のための分離層を形成する。ネックハウジング２２６がギターネック２２８の背面を被覆しているので、可能である。本体導電性接地面層２３０は、ギター本体２２２全体の背面を被覆する個別のハウジングを有しておらず、そのため、ギター本体は、本体分離層２３２がギター本体２２２と容量性タッチセンサ層２３６との間にある状態でギター本体２２２の頂部に取り付けられている。

あるいは、図１５に示すように、容量性タッチセンサ層２３６は、印刷図版層２３４に組み合わされており、両者とも組み合わせた層には、前面にフルカラー印刷が設けられ、背面または下面にスクリーン印刷された容量性素子が設けられている。

図１６は、容量性ギター３４０の実施形態を示しており、この容量性ギターは、空隙層３４４により遮蔽された容量性タッチセンサと導電性接地面層３５０によって遮蔽された他の容量性タッチセンサとを用いている。また、容量性ギター３４０は、ギター本体３４２、ギターネック３４８、ネックハウジング３４６、分離層３５２、印刷図版層３５４、容量性タッチセンサ層３５６、電子機器パッケージ３５８及びスピーカ３５９を備える。この実施形態において、製品の物理的設計のために、導電性接地面層３５０及び空隙層３４４双方を使用している。このネックハウジング３４６は、構造的に支持するための及び容量的に遮蔽するための空隙層３４４を形成する。ギター本体３４２全体の背面を覆って空隙を形成し、これにより遮蔽を提供する同様のハウジングがなく、導電性接地面層３５０は、ギター本体３４２の頂部に取り付けられ、分離層３５２は、ギター本体と容量性タッチセンサ層３５６との間にある。

ネックハウジング３４６に設けられかつ／またはネックハウジングによって形成された空隙層３４４と容量性タッチセンサ層３５６の下方においてギター本体３４２に設けられた導電性接地面層３５０とは、誤った及び／または意図しない容量性タッチセンサの始動に対する容量性タッチセンサの感度を軽減する。図１６に示す実施形態において、印刷図版層３５４と容量性タッチセンサ層３５６とは、分離している。別の実施形態において、図１７に示すように、容量性タッチセンサ層３５６は、印刷図版層３５４と組み合わされており、薄膜型容量性タッチセンサは、印刷図版層３５４の下面または背面にスクリーン印刷されるまたは他の方法で形成される。

ギターセンサのレイアウト及び機能（図１８から図２４）
個別の容量性タッチセンサのレイアウトとそれぞれに関連する機能とは、ユーザのギターとの相互作用を決定する。図１８から図２４は、特定のレイアウトの容量性タッチセンサを有するギターの実施形態を示す。容量性タッチセンサは、図１から図１３を参照して説明されたように構成されている。図１８から図２４で説明する機能は、ギター電子機器パッケージ（マイクロプロセッサ、メモリなど）及びスピーカと共に本明細書で説明した容量性タッチセンサによって実行されており、このスピーカは、詳細には説明しないが、その構造及び全体的な機能は、当業者に公知である（実施形態におけるギター内にある電子機器パッケージ及びスピーカの物理的な位置の一例に関する図１４から図１７参照）。

図１８Ａ及び図１８Ｂは、ギターの実施形態における容量性タッチセンサのレイアウトを示す。図１８Ａは、容量性タッチセンサ層３７４を示す。図１８Ｂは、図１８Ａの容量性タッチセンサ層３７４を示しており、この容量性タッチセンサは、印刷図版層３７２と組み合わされて下方に結合されている。図１８Ｂにおいて、容量性タッチセンサの場所及び形状は、理解を補助するために示されているが、上方から印刷図版層３７２を視認することはできない。図１８Ａ及び図１８Ｂは、印刷図版層３７２と下層にある容量性タッチセンサ層３７４との組合せがギターの接触検知／反応部分もしくは領域をまたは「接触スポット」を形成して実際のギターの１以上の機能領域を模倣することをより具体的に示しており、この実施形態において、１以上の容量性タッチセンサは、容量性タッチセンサ層３７４を形成するために薄肉のポリエステルシート上に導電性インクでスクリーン印刷されている。印刷図版層３７２は、個別に形成され、容量性タッチセンサ層３７４を覆うように結合されており、印刷図版層３７２領域は、容量性タッチセンサ層３７４の対応する領域の上方に位置付けられている。しかしながら、他の実施形態において、容量性タッチセンサは、印刷図版層３７２に一体化されてもよい。

図１８Ａ及び図１８Ｂは、ギター３７０に含まれる１以上のストラムセンサ３７６をさらに示す。ストラムセンサ３７６は、容量性タッチ層３７４内に位置付けられており、そのため、ストラムセンサは、ピックアップが標準のエレキギターにある場所にほぼ位置する。印刷図版層３７２は、ストラムセンサ３７６を覆う領域に描画されたピックアップを有する。ストラムセンサ３７６の１つの機能は、ギターを演奏したときのユーザの手の動きを検出することである。例えば、（ギター表面に触れながらの）上下の手の動きまたは単純にタップすることは、容量性の事象を形成し、この事象は、ストラムセンサ３７６によって検出され、電子機器パッケージ（図示略）によって読み取られる。ストラムセンサ３７６は、図１９から図２１に関して以下で詳述する。

図１８Ａ及び図１８Ｂは、ギターに含まれる１以上のフレットセンサ３７８をさらに示す。フレットセンサ３７８は、印刷図版層３７２のフレットの画像間にギターネック３８０（例えば指またはフレットボード）に位置する。１以上のフレットセンサ３７８は、単一のまたは複数のフレットの接触を検出するように構成されている。例えば、１以上のフレットセンサ３７８は、ほぼ同時に始動され、１以上の音符及び／またはコードを演奏する。また、一実施形態におけるフレットセンサ３７８は、さまざまなギター機能の中から選択するためにモデルインタフェースを容易にするためのメニューとして使用されてもよい。コード構成及びモデルインタフェースを、図面に関して以下で詳述する。

図１８Ａ及び図１８Ｂは、容量性タッチセンサ層３７４に含まれるハイネックセンサ３８２をさらに示す。ハイネックセンサ３８２は、ネック結合部のすぐ上においてフレットボードのギターネックにある容量性タッチセンサ層３７４内に位置する。ハイネックセンサ３８２は、ギターモードに応じたさまざまな機能のために使用される。一例は、ミュートストラムを演奏するためのより容易な方法として使用される。ギターの電子機器は、（あるギターモードにあるときに）任意の点でハイネックセンサ３８２に触れるとミュートストラムとしてストラム／コードの音を演奏するようにプログラムされている。

図１８Ａ及び図１８Ｂは、実際のギターのブリッジが位置する場所で容量性タッチセンサ層３７４内に位置するパームミュートセンサ３８４をさらに示す。ギターをあるモードで演奏している間、掌または手の他の部分をパームミュートセンサ３８４に置くことは、ギターを静かにさせるまたは沈黙させる。また、パームミュートセンサ３８４に掌を置いた状態でギターを軽く掻き鳴らすと、ミュートストラムが形成される。パームミュートセンサ３８４を詳述する。

図１８Ａ及び図１８Ｂは、ギターに含まれる１以上の制御センサ３８６をさらに示す。例えば、１以上の制御センサ３８６は、ギターの印刷図版層３７２にある１以上の制御ノブ画像の下方に対応して位置する。一実施形態において、１以上の制御センサ３８６は、制御センサを作動させる前に、所定期間（一実施形態において０．５秒以上）にわたってほぼ連続的に触れることを必要とする。ほぼ連続的に触れることは、ストラムセンサ３７６に対して所定の制御センサの位置を軽く掻き鳴らしている間に制御センサ３８６が誤って始動されることを防止する。１以上の制御センサ３８６を以下で詳述する。

最後に、図１８Ａ及び図１８Ｂは、ギターに含まれる印刷回路基板（ＰＣＢ）バス接続部３８８を示す。一実施形態において、容量性タッチセンサ（例えば１以上のストラムセンサ３７６、フレットセンサ３７８、ハイネックセンサ３８２、パームミュートセンサ３８４及び制御センサ３８６）は、薄肉の導電性トレース３９０を用いてＰＣＢバス接続部３８８に電気的に結合されている。導電性トレース３９０は、例えば容量性タッチセンサ自体を印刷したように、導電性インクで印刷されている。より具体的には、ＰＣＢバス接続部３８８は、１以上の容量性タッチセンサと同一面及び／または層上に印刷されている。あるいはまたはさらに、ＰＣＢバス接続部３８８の少なくとも一部分は、少なくとも１つの容量性タッチセンサとは別の面及び／または層上に印刷されてもよい。ＰＣＢバス接続部３８８は、例えば電子機器パッケージ及びまたはＰＣＢ（図示略）に電気的に接続されており、この電子機器パッケージは、マイクロプロセッサ、メモリ及び／または他の電子デバイスを収容して１以上の容量性タッチセンサからの入力信号を処理する。ＰＣＢバス接続部３８８は、例えば可撓性接続部（例えばフレックス回路）または公知の他の接続部を用いて電子機器パッケージに結合されており、回路及び／またはＰＣＢを共に電気的に結合する。

図１９は、１以上のストラムセンサ３７６を詳細に示す。ストラムセンサ３７６の設計及び機能性は、目標の価格／コストで入手可能な電子機器に対して入手可能な音声データの性能と量とを釣り合わせている。一実施形態において、２つのストラムセンサ３７６は、ギターの弦と１以上のピックアップを示す印刷図版に隣接してかつ下方に位置する。２つのストラムセンサ３７６は、各ストラムセンサが一組の印刷図版の弦に対応するように位置付けられている。したがって、２つのストラムセンサの設計は、例えば２つのストラムセンサ３７６（例えば上側のストラムセンサ３９２及び下側のストラムセンサ３９４）のいずれを先に始動したかに基づいて、ストラムの方向を検出する。弦が異なる順番（低音から高音または高音から低音）で当たることにより、下方に替えて上方に掻き鳴らしたときに実際のギターのストラムが異なる音を発するので、このギターも同様である。

より具体的には、図２０は、アップストラム信号トレース３９６を示し、図２１は、ダウンストラム信号トレース３９８を示す。ストラム方向は、２つのストラムセンサ３７６（例えば上側のストラムセンサ３９２及び下側のストラムセンサ３９４）のいずれを先に始動したかに基づいて、少なくとも部分的に判断される。より具体的には、ギターは、ストラム方向に基づいて少なくとも部分的に代替の音声再生信号を発生させる。一実施形態において、ギターは、アップ及びダウンストラムで演奏されたギターのコードに関する別個の音声サンプルを出力する。別の実施形態において、ギターは、アップ及びダウンストラムにかからずギターのコードに関する共通の音声サンプルを出力するが、アップ及びダウンストラムに関する開始音に近づけるためにダウンストラムに対するアップストラムに関する別のアタックサンプルを含んでもよい。図２０及び図２１は、アップ及びダウンストラム（アップストラムアタックサンプル４０２及びダウンストラムアタックサンプル４０４）に関する代替のアタックサンプルが先行する一般コードサンプル４００の出力をさらに示す。ダウンストラムに対してアップストラムに関する別個の音声サンプルを保存して出力することと比較して、共通のコードサンプル４００を先行するアップストラムまたはダウンストラムアタックサンプルと組み合わせることは、ギターに必要なメモリ量及び／または処理の複雑さを低減しながら、十分に区別できるアップストラム及びダウンストラムの音を未だ提供する。

代替のアップストラムおよびダウンストラム音声出力を実行するため、２つのストラムセンサ３７６は、ストラムの方向及び速度の双方を検出する。単純な場合において、完全なストラムは、両ストラムセンサ３７６に触れる／始動させることを含み、そのため、方向及び速度を検出する。あるいは、上側のストラムセンサ３９２及び下側のストラムセンサ３９４の一方に触れること／上側のストラムセンサ３９２及び下側のストラムセンサ３９４の一方を始動させることは、（例えばアップストラムアタックサンプル４０２またはダウンストラムアタックサンプル４０４から）適切なアタック音の演奏を始動させる。他のストラムセンサに触れる／他のストラムセンサを始動させると、アタック音は、さえぎられてコード本体を演奏し始める。したがって、第１及び第２ストラムセンサを始動させる間の遅延は、ストラム音をどの程度ユーザが迅速に掻き鳴らしたかにより変化する。第２ストラムセンサに触れない／第２ストラムセンサを始動させない場合に、または、アタック音の終了が第２ストラムセンサに触れる／第２ストラムセンサを始動させる前に到達する場合に、コード本体は、アタック音の終了後に演奏される。第１ストラムセンサを解放した後、及び第２ストラムセンサに触れない／第２ストラムセンサを始動させない場合、ストラム論理回路は、タイムアウト期間の後にリセットされ、そのため、コード本体サンプルの再生との相互作用は、（例えばストラムセンサを同時に始動させることによって）軽減される。第２ストラムセンサを解放する前に第１ストラムセンサを再び触れる／始動させる場合、ユーザが迅速かつ短いストラムであって２つのストラムセンサ３７６間で迅速に移動するストラムを形成するときのように、ギターは、アタック音を演奏することなくコード本体を繰り返す。

１つのみのストラムセンサを利用した別の実施形態において、アップストラムは、ダウンストラムと区別されていない。それにもかかわらず、個別のアタック音サンプルは、コード本体サンプルにしたがって採用される。例えば、１つのみのストラムセンサを使用する場合、ギターは、ストラムセンサに触れたときにアタック音の演奏を開始する。ストラムセンサを解放すると、ギターは、アタック音を中断し、コード本体の演奏を開始する。ギターは、ストラムセンサを解放していない場合には、アタック音の後にコード本体を演奏する。

アップストラムおよびダウンストラムから離脱することに加え、ストラムセンサ３７６は、３つのモードのうちの１つにおいて応答する又は機能する。３つのモードは、フリースタイルモード、リズムモード及びパーフェクトプレイモードを含む。これらモードのうちの２つ（例えばフリースタイル及びリズム）は、ギターコードに関するサンプル化されたかつ／またはあらかじめ録音された音声を実際に再生させる。他のモード（パーフェクトプレイ）は、あらかじめ録音された音楽でギターの音声トラックの再生を可能とする。したがって、ギターは、ギターモードと１以上のストラムセンサ３７６の具体的な始動とに応じて異なる音声出力を生成する。

例えば、リズムモードにおいて、ギターは、あらかじめ録音したバックグラウンドミュージックと、歌のためのボーカルトラックと、を演奏する一方で、ユーザは、掻き鳴らすことによってコードまたは他のギターエフェクトを演奏する。ギターが演奏する特定の音声は、ユーザのストラムを電子機器パッケージ内の音声エンジンにより制御するときに演奏する。音声エンジンは、データ表を使用して歌に同期する音声サンプルを選択する。ユーザが１以上のストラムセンサ３７６を始動することと音声エンジンの選択との組み合わせにより、ユーザは、任意のストラムパターンを演奏することが可能になる一方で、あらかじめ録音したバックグラウンドミュージックに関する正確な音符を常に演奏する。

より具体的には、あらかじめ録音した歌データそれぞれの部分は、音声サンプルと関連する時間マーカとの時間的リストである。タイミング情報は、パーフェクトプレイストラムマーカ（以下で詳述する）と同じようにフォーマット化されている。音声エンジンがリズムモードにおいて歌を再生するように、それは、歌の再生がデータ表内の各時間マーカに到達すると、動作中の音声サンプルを設定する。ユーザが掻き鳴らすと、現在動作中の音声サンプルを演奏する。一実施形態において、音声サンプルは、すべてのコードであり、リズムモードは、トラッキングコードとして考えられ、歌にしたがって変化し、歌にしたがってユーザがコードを掻き鳴らすことを可能とする。したがって、リズムモードは、コード再生のタイミングを変更するためのいくらかの柔軟性をユーザに認める一方で、あらかじめ録音した音声または歌サンプルに対応して正確なコードを演奏することを確実にする。

あるいは、フリースタイルモードにおいて、ギターは、バックグラウンドミュージックのない単独の楽器として動作し、コードタイミング及びコード選択双方においてユーザに柔軟性を提供する。例えば、ギターは、１つのフレットまたはフレットを組み合わせた掻き鳴らしに接触することによって演奏される完全な組のメジャー及びマイナーコードサンプルを有する。図２４は、１０のみのフレットセンサ３７８を使用してすべてのコードを選択することを可能とするギターに関する運指パターンを含む。図２４を以下で詳述する。フリースタイルモードは、リズム及び音の再生を選択するために最も多くのユーザの相互作用を必要とするので、最も困難なギターの動作モードである。しかしながら、そのために、ユーザがどれを選択してもユーザに対して演奏の自由度及び創造性を最も与える。

パーフェクトプレイモードは、一実施形態におけるギターに関する３つの主な動作モードの３番目であり、ユーザにとって最も容易なモードである。このモードにおいて、ギターは、歌のバックグラウンドミュージック及びボーカルトラックを演奏し、ユーザのアクションは、歌のメイン楽器トラックの再生を制御する。例えば、ギターを掻き鳴らすことにより、ギターは、メイン楽器トラックの再生が可能となる。メイン楽器トラックの再生は、ユーザが掻き鳴らすことを停止すると、しばらくして停止する。パーフェクトプレイモードは、選択的な代替のメイン楽器トラックの使用、演奏速度または楽器の物理的な向きによってメイン楽器トラックの音量を制御する能力、メイン楽器トラックに追加した追加のユーザが始動したエフェクトの導入のような代替のまたは追加の機能を有する。

パーフェクトプレイモードを実施するため、音声再生エンジンは、「ストラムマーカ」の使用を可能とする。例えば、歌データそれぞれは、ストラムマーカの時間的なリストを有し、このリストは、ユーザが掻き鳴らすことを停止したときにメイントラックの再生を消音する時間を示す。ストラム点の表は、歌のメイン楽器トラックに基づいて手入力でまとめられており、ミュージシャンが歌の中で実際に演奏する点を反映している。これにより、ギターは、音楽のギターパートに関する所定の音楽フレーズを有することが可能となり、ギタートラックがこのようなフレーズの途中で消音することを防止する。

一実施形態において、音声エンジンは、音声サンプルの時間単位でストラムマーカを使用し、そのため、ストラムマーカは、最終的なサンプルレートの知識を基にしてまとめられる。別の実施形態は、秒（もしくはミリ秒）または基準及びビートのような別の単位を用いる。データは、前のストラムマーカに関する時間遅延として保存されるまたは絶対的な時間フォーマットにしたがって保存される。

音声または歌の再生が少なくともストラムマーカの一部において識別されるストラム点に到達すると、ギターのファームウエアは、ユーザが特定の期間にわたって掻き鳴らしていない場合に、ギタートラックを消音する。例えば、一実施形態におけるギターに関して、期間は、０．５秒であるが、特定の歌の録音を反映して容易に変更される。遅延は、歌それぞれに関してさらに異なる。ユーザが必要な期間または遅延内で掻き鳴らしている場合、ギタートラックは、少なくとも次のストラムマーカに到達するまで演奏し続ける。メイン歌トラックを消音している間にユーザが掻き鳴らした場合、ストラムマーカに到達するまで待たずにすぐに消音を解除する。ユーザが掻き鳴らすごとに、時間を保存する、またはタイマーをリセットし、そのため、直近の演奏イベントからの時間は、ストラムマーカに到達すると確認される。メイントラックの再生は、ギターを消音する間に内部で続けられており、そのため、歌の他のトラックの演奏に同期したままである。

リズム及びパーフェクトプレイモード双方について、ユーザは、例えば楽器の中に既に存在する１以上のタッチセンサまたは他の制御を始動することによって、歌の演奏を開始する。いくつかの実施形態において、ユーザは、ギターを掻き鳴らす（すなわち、１以上のストラムセンサ３７６を始動させる）ことによって、歌の再生を開始する。いくつかの実施形態において、掻き鳴らすことは、まず、カウント開始を開始する。カウント開始は、ユーザに歌のテンポを通知し、ユーザに準備する時間を与える。歌のカウント開始は、主として、２つの基準であるが、必要に応じて歌ごとに変化してもよい。さらに、ギターを同様に設計された１以上の他の楽器であって同じ歌を有する楽器と組み合わせるように、複数の楽器に関する特定の歌のカウント開始は、同じ長さであり、任意の楽器で歌を開始することは、ストラムセンサに触れるなどの単一のアクションのみを使用する。

図２２及び図２３は、ハイネックセンサ３８２及び１以上のフレットセンサ３７８を有するギターネックセンサをより詳細に示す図である。この実施形態では、１つのハイネックセンサ３８３と１０のフレットセンサ３７８がある。他の実施形態において、別の数のハイネックセンサ及びフレットセンサがあってもよい。フレットセンサ３７８は、印刷図版のフレット間でギターネック３８０（例えばフレットボード）に位置する。フレットセンサ３７８は、単一の又は複数のフレット接触を検出し、コードを演奏するかつ／または１以上のギター動作モードを選択するように構成されている。例えば、１以上のフレットセンサ３７８に触れる／フレットセンサを始動させることにより、ギターの動作モードを選択し、音声出力の音量を選択し、音楽トラックを選択及び／または制御し（例えば再生する歌を選択し）、かつ、フリースタイルモードで演奏するギターコードを制御する。

ギター動作モードを選択するため、ギターは、モードタッチセンサを有してもよい。モードタッチセンサは、例えば、図１８Ａ及び図１８Ｂに示すようなギター本体にある制御センサ３８６の１つである。ユーザは、まず、モードセンサに触れて／モードセンサを始動させてメニュー選択を可能とし、そして、フレットセンサ３７８のうちの１つに触れて別の動作モードを選択する。ギターは、モード選択を可能とする前に、ユーザが所定期間（約０．５秒）にわたってモードタッチセンサを保持することを必要としてもよい。これにより、モードタッチセンサを意図せず触れることでギターが意図せずモード選択に入ることを防止する。あるいは、ギターは、モードを選択することまたは要求を一切排除するが、モードタッチセンサを押下することを必要としてもよい。一実施形態において、フレットそれぞれに割り当てられた動作モードは、ギターネック３８０の側面に印刷されている。あるいは、モードは、フレットの絵に印刷されるまたはギターネックのプラスチックに成形されており、特定のモード（例えば、リズム、フリースタイルまたはパーフェクトプレイ）を選択することに加えて、ユーザは、同様に、（例えばリズム１、リズム２及びリズム３で示されるように）別のあらかじめ記録した音声トラックまたは歌を選択する。

１以上のフレットセンサ３７６は、同様に、ギターの音声出力の音量を制御する。音量レベルを選択するため、ユーザは、音量制御タッチセンサに触れてタッチセンサを保持しながら、同時に左手でフレットに触れる。音量制御タッチセンサは、例えば、図１８Ａ及び図１８Ｂに示すようなギター本体にある制御センサ３８６のうちの１つである。より具体的には、音量制御センサを始動させる／保持する間、ユーザは、フレットで指を上下にスライドさせ（例えば１つの又は複数のフレットセンサ３７８を始動させ）、音量を調整する。フレットの数およびこれらに割り当てられた具体的な音量レベルを変更してもよい。音量を増大させる方向は、反転してもよく、そのため、ギターナット近傍にある（ギター本体から最も離れている）フレットは、低音量ではなく大音量に対応する。最後に、ギターは、ユーザが音量制御センサを保持しながら音量を調整することを必要とする、または、ギターは、触れたときに音量調整を有効として２回目の接触時に通常動作に復帰するように構成されている。さらに、不意の音量調整を防止するため、ギターは、音量調整を有効とする前に所定期間（例えば１秒）にわたって音量調整制御センサに触れて保持することを必要とする。

したがって、図示のように、ギターは、音量制御を実行するために１つの追加のタッチセンサを必要とするのみである。他の実行において、（音量増大及び音量減少のために）最低２つのタッチセンサまたはハードウエアの音量制御ノブを必要とする。ユーザが音量制御設定を介して回転させることを可能とする１つのタッチセンサを有するシステムを実行してもよいが、このシステムは、使用するのに単調かつ低速である、または、このシステムは、少数の音量レベルのみを支援する。さらに、このように音量制御を調整することは、同様に、直感的であり楽しい。高音のフレットへ指をスライドさせることによって音量を増大させること及び指を低音に指をスライドさせることによって音量を減少させることには意味がある。同様に、迅速であることは、特定のフレットに触れることによって具体的な音量レベルをすぐに選択することである。

フレットセンサ３７８のさらなる使用は、選択した音声サンプルまたは歌に関して消音されるまたは演奏される音声トラックを選択することである。選択した音声トラックを消音することは、カラオケモードに対応する。例えば、ギターの実施形態において、ギターでないトラックそれぞれは、特定のフレットに割り当てられている。カラオケモードを有効にすると、ユーザは、トラックを選択し、このトラックは、歌を開始するときにこれらトラックに割り当てられたフレットに触れることによって消音される。カラオケモードを以下で詳述する。ギターの実施形態に関して、カラオケモードは、メニュー及びデモセンサに共に触れる一方でフレット動作モードを選択することによって有効とされるが、他の制御配置は容易に可能である。

モード、音量などを選択することに加え、フレットセンサ３７８は、ギターの音声出力を制御する機能を果たす。例えば、フリースタイルモードにおいて、ギターは、バックグラウンドミュージックのない単独の楽器として動作する。一実施形態において、ギターは、所定のフレットセンサ及び／または所定組み合わせのフレットセンサ３７８に触れて掻き鳴らすことによって、完全な組のメジャー及びマイナーコードを演奏する。図２４は、完全な組のメジャー及びマイナーコードを含むフレット運指表を示す。別の実施形態において、コードフォームを選択することは、例えば第７コードまたは半音減のコードを含むように拡張されてもよい。さらなる実施形態において、フリースタイルモード動作は、音声サンプルまたは歌に伴奏することを含み、このため、ユーザは、（リズム及びパーフェクトプレイモードと比較して）自由に、掻き鳴らすこと及び／またはコードと共に演奏する。

フレットセンサ３７８の配置及びこれらがかなり多数あることにより、センサは、フレットとしてセンサ３７８を使用することを超えた用途を制御するのに適切となる。一実施形態において、一組のフレットセンサ３７８は、多目的のアジャスタまたはセレクタとして考えられており、これらは、一組のものから個別の選択肢を選択するためにまたはアナログ式の線形調整もしくはレベル制御と考えられる。フレットセンサ３７８の機能を変更するために追加のタッチセンサを有することにより、これらは、多数の他の作業のために使用される。例えば、単独でまたは１以上の他のタッチセンサと組み合わせて、フレットセンサ３７８は、音声サンプルもしくは歌に関する個別の楽器トラックの音量レベルを調整する、操作またはディストーションもしくはリバーブのようなエフェクトレベルを調整する、さまざまなギタートラックもしくは複数組のギターサンプル間で選択する、かつ／または、再生、ピッチもしくはテンポを制御する。実施形態は、これら状況に限られない。

ハイネックセンサ３８２は、単独でまたは他のタッチセンサと組み合わせて、さまざまなギター機能または操作を始動させる。例えば、ハイネックセンサ３８２を始動させることは、あらかじめ設計したギターリック及びパターンを音楽演奏中に演奏し始める。より具体的には、パーフェクトプレイまたはリズムモードにおける歌の演奏中に、ハイネックセンサ３８２に触れる／センサ３８２を始動させることにより、ギターに短いあらかじめ録音したギターソロを演奏させ、このギターソロは、歌の現在のコード及びスタイルと一致する。ハイネックセンサ３８２に触れる／センサ３８２を始動することは、同様に、リズムまたはフリースタイルモードの間において、コードの再生を消音する。例えば、実際のギターを消音する１つの技術は、掻き鳴らしたのちまたは掻き鳴らしている間にギターストリングに軽く触れることである。掻き鳴らしている間にこれを行うことは、（実際のギターと同様ではあるがより柔らかくより短い）消音したコード音を生成する。

フリースタイル及びリズムモードでギターを演奏しながら掌をパームミュートセンサ３８４に置くことによりギターを沈黙させる。また、掌がパームミュートセンサ３８４にある状態でギターを掻き鳴らすことは、ミュートストラムを生成する。ミュートストラムに関しては、通常のギターコードサンプルを演奏するが、音量が小さく、減衰が速い。また、パームミュートセンサ３８４に触れる／センサ３８４を始動させるときの動作中において、ストラムされて演奏されるギターコードサンプルを停止し、短いパーカッションのようなサンプルを演奏してブリッジにおいてストリングを消音する音を模擬する。

一実施形態におけるギターの１以上のセンサを参照して多くのモード及び機能を説明したが、追加の機能を実施してもよい。例えば、リズムモードは、現在使用しているより一般的なコードに替えて、例えば歌それぞれに特有な音声サンプルを加えることによって、追加の機能を提供するように拡張されてもよい。さらに、リズムモードは、単一の音声サンプル及び複数組の音声サンプルにあるトラックを変更してもよい。例えば、リズムモードのデータ表にある時間マーカそれぞれは、アップストラム、ダウンストラム、さまざまなフレット運指及びトレモロまたはモードセンサを使用するためのサンプルと関連付けられている。これらサンプルすべては、演奏される歌の現在のセクションに適しており、創造的な表現を展開しながら、依然として、ユーザが誤った音符を演奏することを避ける。フリースタイルモードは、同様に、コードに替えて個別の音符を演奏する能力、ギターのリックまたは他のサウンドエフェクトを可能とする代替の運指、トレモロの使用及び代替の音へのアクセスを可能とするタップセンサの使用のような追加の機能を有する。

動作モードのいずれかに対して、１以上の音声トラックを組み合わせて（例えば釣り合って混合して）ギターのディストーション、リバーブまたは他のギターの音声エフェクトのような音声エフェクトを模擬してもよい。デジタル信号処理を用いることによって作用をかけるよりむしろ、すでに作用をかけた楽器に関する代替の音声トラックを有してもよい。さらに、ギターは、エフェクトの強度を調整するためのインタフェースを有する。例えば、フレットタッチセンサは、線形アジャスタとして機能し、複数の音声トラックの混合を制御し、これにより、１以上のエフェクトを調整する。

当業者が認識することは、請求する発明の範囲から逸脱することなく多数の改変または変更を好ましい実施形態になしてもよいことである。もちろん、理解することは、一部が研究後にのみ明らかであり他が機械的、化学的及び電気的設計の所定のことであるさまざまな態様において、本発明の改変が当業者に明らかであることである。好ましい実施形態における特徴、機能または性質のどれも必須ではない。他の実施形態は、可能であり、これら具体的な設計は、特定の用途に依存する。このように、本発明の範囲は、本明細書で説明した特定の実施形態に限定されないが、添付の特許請求の範囲及びその均等物にのみ規定される。

１０，３４ 薄膜型容量性タッチセンサ、１２，２２，３２，４６，７１ 容量性素子、１４，４８，５８ 薄膜基板、１６ 相互接続部、２０，３０ 容量性タッチセンサ、３６ 容量電界、４２，５２，２３４，３５４，３７２ 印刷図版層、４４，５４，６４，７４，１７２，１８２，１９２，２０２，３５６，２３６，３７４ 容量性タッチセンサ層、５６ 容量性層、６０，７０，１７０，１８０，１９０，２００ 一面式薄膜型容量性タッチセンサ、６２，７２，３５０ 導電性接地面層、６６，７６ 分離層、７８ 薄膜、８０ 電極、１７４，１８４ 分離基部、１７６，１８６，２０６，３４４ 空隙層、１９４ 厚肉分離材料、２０４ 波型構造体、２２０，３４０ 容量性ギター、２２，３４２ ギター本体、２２４ ネック導電性接地面層、２２６，３４６ ネックハウジング、２２８，３４８，３８０ ギターネック、２３０ 本体導電性接地面層、２３２，３５２ 本体分離層、２３８，３５８ 電子機器パッケージ、２３９，３５９ スピーカ、３７６ ストラムセンサ、３７８ フレットセンサ、３８２ ハイネックセンサ、３８４ パームミュートセンサ、３８６ 制御センサ、３８８ ＰＣＢバス接続部、３９０ 導電性トレース、３９２ 上側ストラムセンサ、３９４ 下側ストラムセンサ、３９６ アップストラム信号トレース、３９８ ダウンストラム信号トレース、４００ 一般コードサンプル、４０２ アップストラムアタックサンプル、４０４ ダウンストラムアタックサンプル

Claims (41)

1. 容量性タッチセンサ層と、
   前記容量性タッチセンサ層に隣接する分離層と、
   前記分離層に隣接し、前記容量性タッチセンサ層の背面を遮蔽するように構成された導電性接地面層と、
   を備えることを特徴とする接触検知型楽器。
2. 前記分離層が、厚さが少なくとも約０．５ｍｍである誘電体材料でさらに構成されることを特徴とする請求項１に記載の接触検知型楽器。
3. 前記容量性タッチセンサ層が、薄膜基板に印刷された導電性インクでさらに構成されることを特徴とする請求項１に記載の接触検知型楽器。
4. 前記容量性タッチセンサ層が、完全な導電性インク範囲より小さい導電性インクグリッドでさらに構成されていることを特徴とする請求項３に記載の接触検知型楽器。
5. 前記導電性インクグリッドが、約５０％以上の範囲を有することを特徴とする請求項４に記載の接触検知型楽器。
6. 前記導電性インクグリッドが、約３５％以上の範囲を有することを特徴とする請求項４に記載の接触検知型楽器。
7. 前記容量性タッチセンサ層に隣接し、前記分離層の反対側にある印刷図版層をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の接触検知型楽器。
8. 前記容量性タッチセンサ層が、前記印刷図版層に一体的に形成されていることを特徴とする請求項７に記載の接触検知型楽器。
9. 前記印刷図版層が、印刷図版と前記容量性タッチセンサ層との間に配置された不透明層をさらに備えることを特徴とする請求項８に記載の接触検知型楽器。
10. 前記容量性タッチセンサ層が、前記導電性接地面層によって遮蔽されたほぼ一面式容量性タッチセンサ層をさらに構成することを特徴とする請求項１に記載の接触検知型楽器。
11. 前記一面式容量性タッチセンサ層が、当該接触検知型楽器の背面からの接触を検知することをほぼ防止するように構成されていることを特徴とする請求項１０に記載の接触検知型楽器。
12. 前記導電性接地面層が、金属箔でさらに構成されていることを特徴とする請求項１に記載の接触検知型楽器。
13. 容量性タッチセンサ層と、
    前記容量性タッチセンサ層に隣接し、前記容量性タッチセンサ層の背面を遮蔽するように構成された空隙層と、
    を備えることを特徴とする接触検知型楽器。
14. 前記空隙層が、格子構造、波型構造またはこれらの組合せをさらに備え、当該空隙層を前記容量性タッチセンサ層の背面に隣接して形成することを特徴とする請求項１３に記載の接触検知型楽器。
15. 前記容量性タッチセンサ層が、薄膜基板に印刷された導電性インクでさらに構成されることを特徴とする請求項１３に記載の接触検知型楽器。
16. 前記容量性タッチセンサ層が、完全な導電性インク範囲より小さい導電性インクグリッドでさらに構成されていることを特徴とする請求項１５に記載の接触検知型楽器。
17. 前記導電性インクグリッドが、約５０％以上の範囲を有することを特徴とする請求項１６に記載の接触検知型楽器。
18. 前記導電性インクグリッドが、約３５％以上の範囲を有することを特徴とする請求項１６に記載の接触検知型楽器。
19. 前記容量性タッチセンサ層に隣接し、前記空隙層の反対側にある印刷図版層をさらに備えることを特徴とする請求項１３に記載の接触検知型楽器。
20. 前記容量性タッチセンサ層が、前記印刷図版層に一体的に形成されていることを特徴とする請求項１９に記載の接触検知型楽器。
21. 一体的に形成された前記印刷図版層及び前記容量性タッチセンサ層が、前記印刷図版層と前記容量性タッチセンサ層との間に配置された不透明層をさらに備えることを特徴とする請求項２０に記載の接触検知型楽器。
22. 前記容量性タッチセンサ層が、前記空隙層によって遮蔽されたほぼ一面式容量性タッチセンサ層をさらに構成することを特徴とする請求項１３に記載の接触検知型楽器。
23. 前記一面式容量性タッチセンサ層が、当該接触検知型楽器の背面からの接触を検知することをほぼ防止するように構成されていることを特徴とする請求項２２に記載の接触検知型楽器。
24. １以上の容量性タッチセンサ層と、
    １以上の前記容量性タッチセンサ層に隣接し、１以上の前記容量性タッチセンサ層の背面を遮蔽するように構成された導電性接地面層と、
    １以上の前記容量性タッチセンサ層に隣接し、１以上の前記容量性タッチセンサ層の背面を遮蔽するように構成された空隙層と、
    を備えることを特徴とする接触検知型楽器。
25. 前記導電性接地面層と少なくとも１つの前記容量性タッチセンサ層との間に配置された分離層をさらに備えることを特徴とする請求項２４に記載の接触検知型楽器。
26. １以上の前記容量性タッチセンサ層と一体的に形成された１以上の印刷図版層をさらに備えることを特徴とする請求項２４に記載の接触検知型楽器。
27. １以上のストラムセンサと、
    １以上のフレットセンサと、
    を備え、
    １以上の前記ストラムセンサ及び１以上の前記フレットセンサそれぞれが、容量性タッチセンサを有することを特徴とする接触検知型楽器。
28. 前記容量性タッチセンサが、
    センサ層と、
    前記センサ層に隣接し、前記センサ層の遮蔽側を形成する遮蔽層と、
    をさらに備えることを特徴とする請求項２７に記載の接触検知型楽器。
29. 前記遮蔽層が、前記センサ層の遮蔽側からの前記容量性タッチセンサの始動をほぼ防止するように構成されていることを特徴とする請求項２８に記載の接触検知型楽器。
30. 前記遮蔽層が、空隙層、分離材料層、導電性接地面層またはこれらの組み合わせのうちのいずれかをさらに備えることを特徴とする請求項２９に記載の接触検知型楽器。
31. 前記センサ層に隣接し、前記センサ層の遮蔽側とは反対側にある印刷図版層をさらに備え、
    前記印刷図版層が、ギターデザインを表す印刷図版を有することを特徴とする請求項２８に記載の接触検知型楽器。
32. 前記印刷図版層及び前記センサ層が、共通基板に一体的に形成されていることを特徴とする請求項３１に記載の接触検知型楽器。
33. １以上の前記ストラムセンサ、１以上の前記フレットセンサまたはこれらの組み合わせのうちの１つに応じて音声信号を発生させるように構成された音声モジュールをさらに備えることを特徴とする請求項２７に記載の接触検知型楽器。
34. １以上の前記ストラムセンサが、アップストラム及びダウンストラムを検出するように構成されていることを特徴とする請求項３３に記載の接触検知型楽器。
35. 前記音声モジュールが、前記アップストラムを検出する１以上の前記ストラムセンサに応じて第１音声信号を発生させ、前記ダウンストラムを検出する１以上の前記ストラムセンサに応じて第２音声信号を発生させるように構成されていることを特徴とする請求項３４に記載の接触検知型楽器。
36. １以上の制御センサをさらに備え、
    １以上の前記制御センサそれぞれが、容量性タッチセンサを有し、
    １以上の前記制御センサが、少なくともギター音量、ギターモード、ギター音声出力またはこれらの組み合わせを制御するように構成されていることを特徴とする請求項３５に記載の接触検知型楽器。
37. １以上の前記制御センサが、１以上のフレットセンサと協働してギター音量、ギターモード、ギター音声出力またはこれらの組み合わせのうちの１つを制御するように構成されていることを特徴とする請求項３６に記載の接触検知型楽器。
38. 前記ギターモードが、フリースタイルモード、リズムモード、パーフェクトプレイモードまたはこれらの組み合わせのうちの１つをさらに備えることを特徴とする請求項３７に記載の接触検知型楽器。
39. １以上のハイネックセンサをさらに備え、
    １以上の前記ハイネックセンサそれぞれが、容量性タッチセンサを有することを特徴とする請求項３０に記載の接触検知型楽器。
40. １以上のパームミュートセンサをさらに備え、
    １以上の前記パームミュートセンサそれぞれが、容量性タッチセンサを有することを特徴とする請求項３０に記載の接触検知型楽器。
41. 少なくとも１つの前記ストラムセンサと少なくとも１つの前記フレットセンサを前記音声モジュールに結合するための印刷回路基板バス接続部をさらに備えることを特徴とする請求項３５に記載の接触検知型楽器。

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