JP5061878B2 - Pressure sensor and data input device - Google Patents
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Description
この発明は、操作情報を入力可能な圧力センサおよびデータ入力装置に関し、演奏情報を入力する演奏情報入力装置に適用して好適なものである。 The present invention relates to a pressure sensor and a data input device capable of inputting operation information, and is suitable for application to a performance information input device for inputting performance information.
従来の電子打楽器に用いられている圧力センサの一例の構成を示す断面図を図20に示す。図20に示す圧力センサ200は、最下層にフィルム等によって円形に形成した絶縁体210を有し、その上面にカーボン等からなる円形の抵抗面211が張り合わされている。この抵抗面211の円周部には環状の電極213が設けられている。また、この抵抗面211の中心にも電極212が設けられている。この抵抗面211と間隔を隔てて上方に円形の感圧抵抗素子215が設けられている。この間隔を隔てるために、抵抗面211と感圧抵抗素子215との間に環状のスペーサ214が設けられている。感圧抵抗素子215の上面には、円形の電極216が張り合わされている。この電極216の上面には、可撓性のあるフィルムからなる円形の打面217が張り合わされている。このように構成された圧力センサ200の打面217をスティックで打撃すると、打撃位置に対応する打面217、電極216及び感圧抵抗素子215が撓み、感圧抵抗素子215が抵抗面211に接触する。 FIG. 20 is a cross-sectional view showing a configuration of an example of a pressure sensor used in a conventional electronic percussion instrument. A pressure sensor 200 shown in FIG. 20 has an insulator 210 formed in a circular shape with a film or the like in the lowermost layer, and a circular resistance surface 211 made of carbon or the like is bonded to the upper surface thereof. An annular electrode 213 is provided on the circumferential portion of the resistance surface 211. An electrode 212 is also provided at the center of the resistance surface 211. A circular pressure-sensitive resistance element 215 is provided above the resistance surface 211 with a space therebetween. An annular spacer 214 is provided between the resistance surface 211 and the pressure-sensitive resistance element 215 in order to leave this gap. A circular electrode 216 is attached to the upper surface of the pressure sensitive resistance element 215. A circular striking surface 217 made of a flexible film is bonded to the upper surface of the electrode 216. When the striking surface 217 of the pressure sensor 200 configured as described above is struck with a stick, the striking surface 217 corresponding to the striking position, the electrode 216, and the pressure-sensitive resistance element 215 bend, and the pressure-sensitive resistance element 215 contacts the resistance surface 211. To do.
電極212,電極213および電極316の間の等価回路を図21に示すが、等価回路において抵抗値R1は感圧抵抗素子215の抵抗値である。また、抵抗値R2と抵抗値R3は抵抗面211の抵抗値であり、抵抗値R2と抵抗値R3の接点dが感圧抵抗素子215が撓み接触する打撃位置となる。すなわち、スティックの打撃強度に応じて感圧抵抗素子215の抵抗値R1が変化し、打撃位置によって電極212、213間に構成される抵抗値R2と抵抗値R3の比率が変化する。そこで、このような抵抗値R1、R2、R3の変化を検出するために、電極212、213、216は強さ位置分離回路220に接続されている。強さ位置分離回路220においては、電極212と電極213に固定値の抵抗がそれぞれ接続されてブリッジ回路が構成され、このブリッジ回路と電極216間に定電流源が接続される。そして、電極213における電圧を測定することにより打撃位置を検出し、ブリッジ回路と電極216間における電圧を測定することにより打撃強度を検出するようにしている。
そして、検出された打撃位置と打撃強度の情報に基づいて図示しない音源を制御して、打撃強度及び打撃位置に応じた楽音を発生させる。この楽音は増幅されてスピーカより拡声される。
Then, a sound source (not shown) is controlled based on information on the detected hitting position and hitting intensity, and a musical sound corresponding to the hitting intensity and hitting position is generated. This musical sound is amplified and amplified by a speaker.
しかしながら、抵抗値変化で演奏情報を入力する従来の圧力センサにおいては、導電率の均一な抵抗面211をつくるのが容易でないため、打撃位置の検出精度を高めることができない。また、複数の電極の電圧値から演奏情報とされる打撃強度と打撃位置の情報を検出する処理に時間がかかるようになることから反応速度が遅くなり、このため、高速でスティックが打面217を繰り返し叩いた際に追従できないおそれが生じる。さらに、広い面積を持つ高価な感圧抵抗素子215が必要であるため、材料費が高価になってしまう。さらにまた、同時に打面217の2箇所以上に打撃力が加えられた場合に対応することができない。
ところで、抵抗値変化に替えて容量の変化を利用した圧力センサが考えられる。容量変化を利用する圧力センサにおいては、抵抗面や感圧抵抗素子を不要とすることができる。また、打撃強度と打撃位置の情報を検出する方法が抵抗値変化で演奏情報を入力する場合と原理的に異なることから、上記した抵抗値変化で演奏情報を入力する従来の圧力センサの問題点を解消することができる。なお、容量変化を利用する圧力センサにおける利用する容量は、電極を対向させることにより生じた容量とされ、演奏情報を入力した際に電極間のギャップが変化することにより容量が変化するようになる。しかしながら、このような容量変化を利用する圧力センサでは、容量変化は打撃位置によらず同様となることから打撃位置の検出が困難になるという問題点があった。
However, in the conventional pressure sensor that inputs performance information by changing the resistance value, it is not easy to create the resistance surface 211 having a uniform conductivity, so that the detection accuracy of the hitting position cannot be increased. Further, since it takes time to detect the information on the striking strength and the striking position as performance information from the voltage values of a plurality of electrodes, the reaction speed is slowed. There is a possibility that it may not be able to follow when it is repeatedly hit. Furthermore, since an expensive pressure-sensitive resistance element 215 having a large area is necessary, the material cost becomes high. Furthermore, it is impossible to cope with a case where a striking force is simultaneously applied to two or more locations on the striking surface 217.
By the way, a pressure sensor using a change in capacitance instead of a change in resistance value can be considered. In a pressure sensor that uses capacitance change, a resistance surface or a pressure-sensitive resistance element can be eliminated. In addition, since the method of detecting the information of the striking strength and the striking position is different in principle from the case where the performance information is input by changing the resistance value, there is a problem with the conventional pressure sensor that inputs the performance information by changing the resistance value. Can be eliminated. Note that the capacity used in the pressure sensor that utilizes capacity change is the capacity generated by making the electrodes face each other, and when performance information is input, the capacity changes as the gap between the electrodes changes. . However, in the pressure sensor using such a capacity change, the capacity change is the same regardless of the hitting position, so that it is difficult to detect the hitting position.
そこで、本発明は、容量変化を利用して操作情報や演奏情報を入力する圧力センサとしても、圧力が印加された位置の検出を容易に行うことができる圧力センサおよびデータ入力装置を提供することを目的としている。 Therefore, the present invention provides a pressure sensor and a data input device that can easily detect a position to which pressure is applied, even as a pressure sensor that inputs operation information and performance information by using a change in capacity. It is an object.
上記目的を達成するために、本発明の圧力センサおよびデータ入力装置は、面状の可動電極と、該可動電極と所定の間隔を隔てて対向するよう配設され、複数の分割電極を有している面状の固定電極とを備え、可動電極に圧力が印加された際に、複数の分割電極から出力される信号が合算されて出力信号として出力されると共に、複数の分割電極から出力される信号の内の最大レベルの信号が出力された分割電極の位置情報が、可動電極における加力された位置情報として出力され、前記分割電極の1つと、該分割電極に隣接する前記分割電極からそれぞれ信号が出力される場合は、2つの前記分割電極から出力される2つの信号のレベルに応じた2つの前記分割電極間の境界における位置情報が算出され、算出された境界における位置情報が前記可動電極に圧力を印加した位置情報として出力されることを最も主要な特徴としている。 In order to achieve the above object, a pressure sensor and a data input device according to the present invention are provided with a planar movable electrode, a movable electrode and a plurality of divided electrodes, which are arranged to face the movable electrode with a predetermined interval. When a pressure is applied to the movable electrode, signals output from the plurality of divided electrodes are added together and output as an output signal, and output from the plurality of divided electrodes. The position information of the divided electrode from which the signal of the maximum level is output is output as the position information applied to the movable electrode, from one of the divided electrodes and the divided electrode adjacent to the divided electrode. When signals are respectively output, position information at the boundary between the two divided electrodes according to the levels of the two signals output from the two divided electrodes is calculated, and the position information at the calculated boundary is calculated. Are the most important features to be output as position information by applying a pressure to the movable electrode.
本発明によれば、面状の可動電極と、該可動電極と所定の間隔を隔てて対向するよう配設され、複数の分割電極を有している面状の固定電極とを備えていることから、可動電極に圧力が印加された際に、複数の分割電極から出力される信号を合算することにより出力信号を得ることができると共に、複数の分割電極から出力される信号の内の最大レベルの信号が出力された分割電極を検出することにより、可動電極における加力された位置を検出することができるようになる。また、分割電極に隣接する分割電極からもそれぞれ信号が出力される場合は、2つの分割電極から出力される2つの信号のレベルに応じて2つの分割電極間の境界における位置を算出することができる。 According to the present invention, there is provided a planar movable electrode and a planar fixed electrode that is disposed so as to face the movable electrode at a predetermined interval and has a plurality of divided electrodes. From the above, when pressure is applied to the movable electrode, an output signal can be obtained by adding up the signals output from the plurality of divided electrodes, and the maximum level among the signals output from the plurality of divided electrodes By detecting the divided electrode from which the above signal is output, it is possible to detect the applied position in the movable electrode. When signals are also output from the divided electrodes adjacent to the divided electrodes, the position at the boundary between the two divided electrodes can be calculated according to the level of the two signals output from the two divided electrodes. it can.
本発明にかかる圧力センサは、ゲーム機やゲーム機に接続されるコントローラ等の操作情報を入力する本発明にかかる入力装置に適用することができると共に、電子ドラム等の電子打楽器の演奏情報入力装置に適用することができる。本発明にかかる圧力センサを適用した入力装置および演奏情報入力装置は、本発明にかかるデータ入力装置であり、演奏情報入力装置に適用できる本発明にかかる圧力センサを以下に説明する。本発明の第1実施例にかかる圧力センサの構成を断面図で示す正面図を図1に、圧力センサの構成を示す斜視図を図2に、圧力センサの構成を示す分解組立図を図3に示す。
これらの図に示す第1実施例の圧力センサ1は、電子ドラム等の電子打楽器に適用して好適な演奏情報入力装置である。第1実施例の圧力センサ1は上面にスティック100等で叩かれる打面を形成する円板状のパッド10が配置されている。パッド10を独立気泡が含まれる発泡性樹脂により形成することによりアコースティックなドラムを叩いたときと同じ様な感触を得ることができる。パッド10の下面には、可動電極11が上面に形成された薄い円形とされた面状の樹脂フィルム12が貼着されている。絶縁性の樹脂フィルム12の材質は、例えばPET(Polyethylene Terephthalate)とされ、可動電極11が樹脂フィルム12の上面の全面に蒸着等により形成されている。
The pressure sensor according to the present invention can be applied to the input device according to the present invention for inputting operation information of a game machine or a controller connected to the game machine, and the performance information input device for an electronic percussion instrument such as an electronic drum. Can be applied to. The input device and performance information input device to which the pressure sensor according to the present invention is applied are the data input device according to the present invention, and the pressure sensor according to the present invention that can be applied to the performance information input device will be described below. FIG. 1 is a front view showing the structure of the pressure sensor according to the first embodiment of the present invention in a sectional view, FIG. 2 is a perspective view showing the structure of the pressure sensor, and FIG. 3 is an exploded view showing the structure of the pressure sensor. Shown in
The pressure sensor 1 of the first embodiment shown in these drawings is a performance information input device suitable for application to an electronic percussion instrument such as an electronic drum. In the pressure sensor 1 of the first embodiment, a disk-shaped pad 10 that forms a hitting surface to be hit with a stick 100 or the like is disposed on the upper surface. By forming the pad 10 with a foamable resin containing closed cells, it is possible to obtain the same feeling as when an acoustic drum is struck. A thin resin film 12 having a thin circular shape with a movable electrode 11 formed on the upper surface is attached to the lower surface of the pad 10. The material of the insulating resin film 12 is, for example, PET (Polyethylene Terephthalate), and the movable electrode 11 is formed on the entire upper surface of the resin film 12 by vapor deposition or the like.
樹脂フィルム12と固定電極15が形成されている円形とされた面状のプリント基板14とは、円形の薄い両面テープ13により貼着されている。この場合、図4に示すように円形の両面テープ13には、矩形とされた矩形状切欠13aが縦横に整列して所定のピッチで設けられている。また、矩形状切欠13aを同心円状に整列して所定のピッチで設けるようにしても良い。この両面テープ13の上面は樹脂フィルム12の下面に貼着されており、両面テープ13の下面はプリント基板14の固定電極15が形成されている上面に貼着されている。プリント基板14はガラスエポキシ基板等の絶縁性の基板とされ、図3および後述する図5に示すように第1分割電極15a、第2分割電極15b、第3分割電極15c、第4分割電極15dの4つのリング状に分割されている電極が固定電極15としてプリントあるいはエッチングにより一面に同心円状に形成されている。プリント基板14には、第1分割電極15a〜第4分割電極15dからそれぞれ信号を出力する端子部14aが設けられている。なお、プリント基板14に設けられるリング状の固定電極15の分割数は4分割に限るものではなく、5以上に分割して設けるようにしても良い。
A circular printed circuit board 14 on which the resin film 12 and the fixed electrode 15 are formed is attached by a thin circular double-sided tape 13. In this case, as shown in FIG. 4, the rectangular double-sided tape 13 is provided with rectangular cutouts 13 a arranged in a vertical and horizontal direction at a predetermined pitch. Alternatively, the rectangular cutouts 13a may be arranged concentrically and provided at a predetermined pitch. The upper surface of the double-sided tape 13 is attached to the lower surface of the resin film 12, and the lower surface of the double-sided tape 13 is attached to the upper surface of the printed circuit board 14 on which the fixed electrode 15 is formed. The printed board 14 is an insulating board such as a glass epoxy board. As shown in FIG. 3 and FIG. 5 described later, the first divided electrode 15a, the second divided electrode 15b, the third divided electrode 15c, and the fourth divided electrode 15d. The four electrodes divided into four rings are concentrically formed on one surface as a fixed electrode 15 by printing or etching. The printed circuit board 14 is provided with
そして、プリント基板14の裏面に例えば金属製とされた導電性のシールド電極16が貼着されている。これにより、固定電極15は、シールド電極16と可動電極11とに挟まれる構造とされていると共にシールド電極16および可動電極11がアースされていることから、この両電極により固定電極15はシールドされることになる。これにより、圧力センサ1に手等を近づけても第1分割電極15a〜第4分割電極15dからなる固定電極15から信号が出力されることはなく、外乱に強い圧力センサ1とすることができる。また、両面テープ13は、可動電極11と固定電極15とをわずかなギャップを介して対向させるためのギャップを形成するスペーサとして機能している。さらに、可動電極11と第1分割電極15a〜第4分割電極15dのそれぞれの固定電極15との間には静電容量が生じている。寸法の一例を挙げると、圧力センサ1の外径は約240mmとされ、樹脂フィルム12の厚さは約10μmとされ、両面テープ13の厚さは約170μmとされる。また、両面テープ13には約8mm角の矩形状切欠13aが、隣接する矩形状切欠13aの中心の間隔が約10mmのピッチで設けられている。すなわち、両面テープ13は矩形状切欠13aの周囲に約2mmの幅のラインだけが残された構成とされている。なお、各図に示す圧力センサ1のスケールは理解しやすいように厚さ(高さ)方向が実寸より誇張されたスケールで示されている。 A conductive shield electrode 16 made of, for example, metal is attached to the back surface of the printed board 14. As a result, the fixed electrode 15 is sandwiched between the shield electrode 16 and the movable electrode 11 and the shield electrode 16 and the movable electrode 11 are grounded. Therefore, the fixed electrode 15 is shielded by both electrodes. Will be. Thereby, even if a hand etc. are brought close to pressure sensor 1, a signal is not outputted from fixed electrode 15 which consists of the 1st divided electrode 15a-the 4th divided electrode 15d, and it can be set as pressure sensor 1 strong against disturbance. . The double-sided tape 13 functions as a spacer that forms a gap for making the movable electrode 11 and the fixed electrode 15 face each other with a slight gap. Further, electrostatic capacitance is generated between the movable electrode 11 and the fixed electrodes 15 of the first divided electrode 15a to the fourth divided electrode 15d. For example, the outer diameter of the pressure sensor 1 is about 240 mm, the thickness of the resin film 12 is about 10 μm, and the thickness of the double-sided tape 13 is about 170 μm. The double-sided tape 13 is provided with rectangular cutouts 13a each having an approximately 8 mm square at a pitch of about 10 mm between the centers of adjacent rectangular cutouts 13a. That is, the double-sided tape 13 is configured such that only a line having a width of about 2 mm is left around the rectangular notch 13a. It should be noted that the scale of the pressure sensor 1 shown in each figure is shown with a scale in which the thickness (height) direction is exaggerated from the actual size for easy understanding.
このように構成された第1実施例の圧力センサ1において、パッド10をスティック100により叩くと打撃を受けた部位のパッド10が下方に撓むよう変位し、パッド10が撓むことにより柔軟な樹脂フィルム12上に形成されている可動電極11も下方へ変位して撓むようになる。撓んだ可動電極11の部位は両面テープ13に開けられている矩形状切欠13a内に進入し、撓んだ可動電極11の部位と固定電極15の内の対応する第1分割電極15a〜第4分割電極15dとのギャップが狭くなる。この場合の最小ギャップは、樹脂フィルム12の厚さである約10μmと極めて狭くなり、可動電極11と固定電極15とのギャップが約10μmとなっても樹脂フィルム12が両電極間に介在しているため両電極間の絶縁状態は維持されるようになる。このように、撓んだ可動電極11と第1分割電極15a〜第4分割電極15dの内のいずれかの固定電極15とのギャップが狭くなることにより、可動電極11とのギャップが狭くなった第1分割電極15a〜第4分割電極15dとの間の静電容量が変化して、変化した静電容量に応じた出力が端子部14aにおける対応する第1分割電極15a〜第4分割電極15dの端子から出力されるようになる。
In the pressure sensor 1 of the first embodiment configured as described above, when the pad 10 is hit with the stick 100, the pad 10 at the hit portion is displaced so as to bend downward, and the pad 10 is bent to be flexible resin. The movable electrode 11 formed on the film 12 is also displaced downward and bends. The deflected movable electrode 11 part enters the rectangular notch 13 a opened in the double-sided tape 13, and the deflected movable electrode 11 part and the corresponding first divided electrode 15 a to 15 in the fixed electrode 15. The gap with the four-divided electrode 15d becomes narrow. In this case, the minimum gap is as narrow as about 10 μm, which is the thickness of the resin film 12. Even when the gap between the movable electrode 11 and the fixed electrode 15 is about 10 μm, the resin film 12 is interposed between both electrodes. Therefore, the insulation state between both electrodes is maintained. As described above, the gap between the movable electrode 11 and the movable electrode 11 is reduced by narrowing the gap between the bent movable electrode 11 and the fixed electrode 15 of any of the first divided electrode 15a to the fourth divided electrode 15d. The capacitance between the first divided electrode 15a and the fourth divided electrode 15d changes, and the output according to the changed capacitance corresponds to the corresponding first divided electrode 15a to fourth divided electrode 15d in the
この場合の可動電極11の撓みの大きさは、スティック100によりパッド10を叩いた打撃強度にほぼ比例し、撓みの大きさに応じて可動電極11と第1分割電極15a〜第4分割電極15dとのギャップが狭くなる。このことから、第1分割電極15a〜第4分割電極15dからの出力は、スティック100によりパッド10を叩いた打撃強度に対応するレベルの出力となる。そして、可動電極11と第1分割電極15a〜第4分割電極15dとの最小ギャップは極めて狭い約10μmまで狭くすることができると共に、固定電極15はシールドされて外乱の影響と受けにくいことからダイナミックレンジを大きくすることができる。また、スティック100によりパッド10を叩いた打撃位置に対応する第1分割電極15a〜第4分割電極15dからだけ打撃強度に応じた信号が出力されることから、信号が出力される第1分割電極15a〜第4分割電極15dを検出することにより、打撃位置も検出することができるようになる。 In this case, the magnitude of the bending of the movable electrode 11 is substantially proportional to the striking strength when the pad 10 is struck by the stick 100, and the movable electrode 11 and the first divided electrode 15a to the fourth divided electrode 15d according to the magnitude of the bending. And the gap becomes narrower. From this, the output from the first divided electrode 15a to the fourth divided electrode 15d becomes an output of a level corresponding to the striking strength of hitting the pad 10 with the stick 100. The minimum gap between the movable electrode 11 and the first divided electrode 15a to the fourth divided electrode 15d can be reduced to an extremely narrow value of about 10 μm, and the fixed electrode 15 is shielded so that it is not easily affected by disturbance. The range can be increased. Further, since a signal corresponding to the striking strength is output only from the first divided electrode 15a to the fourth divided electrode 15d corresponding to the striking position where the pad 10 is struck by the stick 100, the first divided electrode from which the signal is output. By detecting the 15a to the fourth divided electrode 15d, the striking position can also be detected.
このように構成された第1実施例の圧力センサ1を電子打楽器に適用した際の構成を示すブロック図を図5に示す。
図5に示す電子打楽器2においては、圧力センサ1についてはプリント基板14のみを示している。プリント基板14の一面にリング状に形成されている固定電極15を構成する第1分割電極15a〜第4分割電極15dのそれぞれからラインが端子部14aまで延伸されている。端子部14aにおいて第1分割電極15aから延伸されたラインは抵抗R1を介して電源+Vに接続されると共に第1アンプA1に接続され、第2分割電極15bから延伸されたラインは抵抗R2を介して電源+Vに接続されると共に第2アンプA2に接続され、第3分割電極15cから延伸されたラインは抵抗R3を介して電源+Vに接続されると共に第3アンプA3に接続され、第4分割電極15dから延伸されたラインは抵抗R4を介して電源+Vに接続されると共に第4アンプA4に接続されている。このように、第1分割電極15a〜第4分割電極15dは抵抗R1ないし抵抗R4により電源+Vにプルアップされていることから、第1分割電極15a〜第4分割電極15dと可動電極11との間の静電容量が変化した際に、変化した容量に応じた電気信号が固定電極15から出力されるようになる。
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration when the pressure sensor 1 of the first embodiment configured as described above is applied to an electronic percussion instrument.
In the electronic percussion instrument 2 shown in FIG. 5, only the printed circuit board 14 is shown for the pressure sensor 1. A line extends from each of the first divided electrode 15a to the fourth divided electrode 15d constituting the fixed electrode 15 formed in a ring shape on one surface of the printed board 14 to the
第1アンプA1ないし第4アンプA4により増幅された第1分割電極15a〜第4分割電極15dからそれぞれ出力された信号は、アナログ/ディジタル変換器(A/D)20によりそれぞれディジタル信号に変換される。CPU(Central Processing Unit)21は、A/D20から出力されるディジタル信号を処理することにより、圧力センサ1をスティック100で叩いた際の打撃強度と打撃位置とを検出している。第1分割電極15a〜第4分割電極15dにおける各リング状の分割電極の面積は等しく形成することが好適であるが、等しく形成することができない場合はこれを補正する補正テーブル21aをCPU21は備えている。これは、第1分割電極15a〜第4分割電極15dにおける分割電極の面積が等しくないと、同じ打撃力が加えられても小さい面積の分割電極では容量の変化率が大きくなり、大きい面積の分割電極では容量の変化率が小さくなって、出力される信号のレベルが異なるようになる。そこで、補正テーブル21aにより分割電極の面積の異なりを補正して同じ打撃力が加えられた際には分割電極の面積が異なっていても同じ打撃強度として検出されるようにしている。また、CPU21は第1分割電極15a〜第4分割電極15dから出力される信号のうちの最大レベルの信号を出力する分割電極を検出することにより、打撃位置を検出している。
The signals output from the first divided electrode 15a to the fourth divided electrode 15d amplified by the first amplifier A1 to the fourth amplifier A4 are converted into digital signals by the analog / digital converter (A / D) 20, respectively. The A CPU (Central Processing Unit) 21 detects a striking strength and a striking position when the pressure sensor 1 is hit with the stick 100 by processing a digital signal output from the A /
そして、CPU21は検出された打撃位置と打撃強度の情報を音源22に与えて、音源22は打撃位置に応じた音色の楽音波形データをメモリ22aから読み出して、打撃強度に応じたエンベロープを付与することにより楽音を発生させる。音源22には、音の種類別や音程別の楽音波形データがメモリ22aに記憶されている。なお、打撃位置と打撃強度の情報を音の種類、音の大きさ、音程、音質等のパラメータに自由に割り当てて楽音を発生させるようにしてもよい。これにより、アコースティックなドラムを叩いたときと同様の楽音が得られるようになる。この楽音はアンプ23により増幅されてスピーカ(SP)24から放音される。
Then, the
図5に示す電子打楽器2における回路部の等価回路を図6に示す。図6において、破線で囲った部位はプリント基板14の等価回路とされ、容量C1は可動電極11と第1分割電極15aとの間の容量であり、容量C2は可動電極11と第2分割電極15bとの間の容量であり、容量C3は可動電極11と第3分割電極15cとの間の容量であり、容量C4は可動電極11と第4分割電極15dとの間の容量である。定常状態においては、容量C1ないし容量C4にはそれぞれ直列に接続されている抵抗R1ないし抵抗R4により電源+Vから充電された状態とされている。ここで、スティック100によりパッド10が叩かれて、例えば容量C1の容量値が大きくなるよう変化したとする。すると、抵抗R1と容量C1との接続点の電位が下がり容量C1は抵抗R1を介して充電されていくようになる。この時の抵抗R1と容量C1との接続点の電位変化が信号として第1増幅器A1により増幅されてA/D20に供給されるようになる。この信号のレベルは容量C1の変化率にほぼ比例し、スティック100で強く叩くほど大きなレベルの信号が出力されるようになる。
FIG. 6 shows an equivalent circuit of the circuit section in the electronic percussion instrument 2 shown in FIG. In FIG. 6, the part surrounded by a broken line is an equivalent circuit of the printed circuit board 14, the capacitor C1 is a capacitor between the movable electrode 11 and the first divided electrode 15a, and the capacitor C2 is the movable electrode 11 and the second divided electrode. 15b, a capacitance C3 is a capacitance between the movable electrode 11 and the third divided electrode 15c, and a capacitance C4 is a capacitance between the movable electrode 11 and the fourth divided electrode 15d. In the steady state, the capacitors C1 to C4 are charged from the power source + V by the resistors R1 to R4 connected in series. Here, it is assumed that the pad 10 is struck by the stick 100 and the capacitance value of the capacitance C1 is changed, for example. Then, the potential at the connection point between the resistor R1 and the capacitor C1 decreases, and the capacitor C1 is charged via the resistor R1. The potential change at the connection point between the resistor R1 and the capacitor C1 at this time is amplified as a signal by the first amplifier A1 and supplied to the A /
次に、電子打楽器2の構造の一例を示す断面図を図7に示す。
図7に示す電子打楽器2は電子ドラムの例であり、木製や金属製とされた円筒状の胴30の上部に圧力センサ1が配置されており、胴30の下部には円形の底板31が固着されている。胴30における内周面の上部にはいくつかのL型金具33が内向きに固着されており、L型金具33における内側に突出した部分がゴム等のリング状の緩衝材32に設けられた溝に嵌挿されて取り付けられている。この場合、リング状の緩衝材32の外側面のほぼ半ばに溝が形成されており、この溝内にL型金具33の突出した部分が嵌挿されている。また、圧力センサ1の最下層を構成しているシールド電極16は数mmの厚さの金属板とすることができ、このシールド電極16の下面にいくつかのZ型金具34がL型金具33に対応して固着されている。Z型金具34の外側を向いた下片により緩衝材32の下面が支持されて、この結果緩衝材32はL型金具33とZ型金具34とにより挟持されるようになる。胴30の上縁と圧力センサ1の下面とは若干の間隙を持って対向するよう支持されており、圧力センサ1をスティック100により叩いた際でも、圧力センサ1と胴30とは緩衝材32の作用により接触しないようにされている。逆に、胴30に与えられた何らかの衝撃も緩衝材32の作用により圧力センサ1に与えられることはない。なお、底板31は3脚等のドラムを支持する支持脚に取り付けることができる。
Next, a sectional view showing an example of the structure of the electronic percussion instrument 2 is shown in FIG.
The electronic percussion instrument 2 shown in FIG. 7 is an example of an electronic drum. The pressure sensor 1 is arranged on the upper part of a cylindrical body 30 made of wood or metal, and a circular bottom plate 31 is formed on the lower part of the body 30. It is fixed. A number of L-shaped metal fittings 33 are fixed inwardly on the upper part of the inner peripheral surface of the body 30, and a portion protruding inward in the L-shaped metal fittings 33 is provided on a ring-shaped cushioning material 32 such as rubber. It is fitted in the groove. In this case, a groove is formed substantially in the middle of the outer surface of the ring-shaped cushioning material 32, and the protruding portion of the L-shaped metal fitting 33 is fitted into this groove. Further, the shield electrode 16 constituting the lowermost layer of the pressure sensor 1 can be a metal plate having a thickness of several millimeters, and several Z-shaped metal fittings 34 are formed on the lower surface of the shield electrode 16 with L-shaped metal fittings 33. It is fixed correspondingly. The lower surface of the cushioning material 32 is supported by the lower piece facing the outside of the Z-shaped bracket 34, and as a result, the cushioning material 32 is sandwiched between the L-shaped bracket 33 and the Z-shaped bracket 34. The upper edge of the body 30 and the lower surface of the pressure sensor 1 are supported so as to face each other with a slight gap. Even when the pressure sensor 1 is hit with the stick 100, the pressure sensor 1 and the body 30 are provided with the cushioning material 32. It is made not to contact by the action of. Conversely, any impact applied to the body 30 is not applied to the pressure sensor 1 by the action of the cushioning material 32. The bottom plate 31 can be attached to a support leg that supports a drum such as a tripod.
次に、CPU21が検出する打撃位置と打撃強度の検出方法について図8を参照して説明する。
図8は圧力センサ1の一部を拡大して示す図であり、第1分割電極15aと第2分割電極15bとの境界の部分がスティック100により叩かれた態様が示されている。圧力センサ1のパッド10をスティック100によりA,B,C,D,Eの位置で叩いたとする。位置A,B,C,D,Eは第2分割電極15bから隣接する第1分割電極15aに至るまでの位置とされる。この時の叩かれて変形する可動電極11の第1分割電極15aおよび第2分割電極15b上の部位がa,b,c,d,eの範囲で示されている。変形する部位a,b,c,d,eは、頭が丸いスティック100で叩かれることからほぼ円形に拡がる範囲となる。ここで、位置Aおよび位置Bで叩いた場合は可動電極11が変形する部位a、bが第2分割電極15b上に限られることから、第2分割電極15bのみから信号が出力される。出力される信号のレベルは打撃強度に比例する。
Next, a method for detecting the striking position and the striking strength detected by the
FIG. 8 is an enlarged view of a part of the pressure sensor 1, and shows a mode in which a boundary portion between the first divided electrode 15 a and the second divided electrode 15 b is hit with a stick 100. It is assumed that the pad 10 of the pressure sensor 1 is hit with the stick 100 at positions A, B, C, D, and E. Positions A, B, C, D, and E are positions from the second divided electrode 15b to the adjacent first divided electrode 15a. The portions of the movable electrode 11 that are struck and deformed at this time on the first divided electrode 15a and the second divided electrode 15b are shown in a range of a, b, c, d, and e. The deformed portions a, b, c, d, and e are in a range that extends in a substantially circular shape because the head is hit with the round stick 100. Here, when hitting at the position A and the position B, the parts a and b where the movable electrode 11 is deformed are limited to the second divided electrode 15b, so that a signal is output only from the second divided electrode 15b. The level of the output signal is proportional to the impact strength.
また、位置Cで叩かれて可動電極11が変形する部位cが第1分割電極15aと第2分割電極15bとのほぼ中央とされる場合は、第1分割電極15aおよび第2分割電極15bから信号が出力される。出力される信号のレベルは、変形する部位cにおける面積のほぼ半分ずつが第1分割電極15aおよび第2分割電極15bに対応することから打撃強度に比例する出力のほぼ半分ずつが出力される。さらに、位置Dおよび位置Eで叩いた場合は可動電極11が変形する部位d、eが第1分割電極15a上に限られることから、第1分割電極15aのみから信号が出力される。出力される信号のレベルは打撃強度に比例する。このことから、打撃位置を横軸に出力レベルを縦軸とすると図8の下段に示すグラフのように打撃位置に応じて第1分割電極15aおよび第2分割電極15bから出力される信号のレベルが変化するようになる。ただし、打撃位置が変化しても打撃強度は一定としている。 In addition, when the portion c where the movable electrode 11 is deformed by being struck at the position C is approximately the center between the first divided electrode 15a and the second divided electrode 15b, from the first divided electrode 15a and the second divided electrode 15b, A signal is output. As for the level of the output signal, almost half of the area at the deformed portion c corresponds to the first divided electrode 15a and the second divided electrode 15b. Further, when hitting at the position D and the position E, the portions d and e where the movable electrode 11 is deformed are limited to the first divided electrode 15a, so that a signal is output only from the first divided electrode 15a. The level of the output signal is proportional to the impact strength. Therefore, when the impact position is on the horizontal axis and the output level is on the vertical axis, the level of the signal output from the first split electrode 15a and the second split electrode 15b according to the strike position as shown in the lower graph of FIG. Will change. However, the hitting strength is constant even if the hitting position changes.
このグラフに示されているように、位置Bから位置Dまでの間の位置で叩いた場合は、位置に応じたレベルの信号が第1分割電極15aおよび第2分割電極15bからそれぞれ出力されるようになる。すなわち、第1分割電極15aおよび第2分割電極15bから出力される信号のレベルを検出することで第1分割電極15aおよび第2分割電極15bのどの位置が叩かれたのかを精度良く検出することができるようになる。この時に、第1分割電極15aおよび第2分割電極15bの出力を合算することで打撃強度に応じたレベルの信号を得ることができる。これにより、第1分割電極15aと第2分割電極15bとの間に間隙があっても、間隙による不感帯が生じないようになる。 As shown in this graph, when a strike is made at a position between position B and position D, a signal of a level corresponding to the position is output from each of the first divided electrode 15a and the second divided electrode 15b. It becomes like this. That is, by detecting the level of the signal output from the first divided electrode 15a and the second divided electrode 15b, it is possible to accurately detect which position of the first divided electrode 15a and the second divided electrode 15b has been hit. Will be able to. At this time, by adding the outputs of the first divided electrode 15a and the second divided electrode 15b, a signal having a level corresponding to the impact strength can be obtained. As a result, even if there is a gap between the first divided electrode 15a and the second divided electrode 15b, a dead zone due to the gap does not occur.
以上説明した本発明の第1実施例の圧力センサ1においては、信号を出力する第1分割電極15aないし第4分割電極15dからなる固定電極15の上下が、アースされている可動電極11およびシールド電極16により挟まれているため、外乱を受けることを防止することができる。これにより、圧力センサ1の感度が高くなってダイナミックレンジが拡がることから演奏表現力を向上することができる。また、パッド10の上面に加えられた打撃力の強さと、それに応じてパッド10における底面の変形する量との関係はパッド10のどの場所であっても一定となることから、打撃力がパッド上面のどの場所に加えられた場合であってもその打撃力の強さと静電容量の変化量との関係はパッド10の場所によらず一定になる。さらに、第1分割電極15aないし第4分割電極15dから出力される信号のうちの最大レベルの信号を出力する分割電極を検出することにより、打撃位置を検出することができると共に、第1分割電極15aないし第4分割電極15dから出力される信号を合算することにより打撃強度を得ることができることから、打撃位置および打撃強度を得る処理を簡易化することができる。従って、圧力センサ1では反応速度が速くなり高速でパッド10が繰り返し叩かれてもその入力に追従した出力を得ることができる。さらに、パッド10の異なる位置が同時に叩かれても、叩かれた位置に対応する第1分割電極15aないし第4分割電極15dから出力をそれぞれ得ることができる。なお、固定電極15において分割電極の数を増やすことにより打撃位置の精度を向上することができる。 In the pressure sensor 1 according to the first embodiment of the present invention described above, the movable electrode 11 and the shield that are grounded above and below the fixed electrode 15 including the first divided electrode 15a to the fourth divided electrode 15d that output signals are provided. Since it is sandwiched between the electrodes 16, it can be prevented from receiving disturbance. As a result, the sensitivity of the pressure sensor 1 is increased and the dynamic range is expanded, so that the performance expression can be improved. Further, since the relationship between the strength of the striking force applied to the upper surface of the pad 10 and the amount of deformation of the bottom surface of the pad 10 corresponding thereto is constant at any location on the pad 10, the striking force is constant. Regardless of where the pad 10 is applied, the relationship between the strength of the striking force and the amount of change in capacitance is constant regardless of the location of the pad 10. Further, the hitting position can be detected by detecting the divided electrode that outputs the signal of the maximum level among the signals output from the first divided electrode 15a to the fourth divided electrode 15d, and the first divided electrode. Since the striking strength can be obtained by adding the signals output from 15a to the fourth divided electrode 15d, the process of obtaining the striking position and the striking strength can be simplified. Accordingly, the reaction speed of the pressure sensor 1 is increased, and an output following the input can be obtained even if the pad 10 is repeatedly hit at a high speed. Further, even when different positions of the pad 10 are hit simultaneously, outputs can be obtained from the first divided electrode 15a to the fourth divided electrode 15d corresponding to the hit positions. It should be noted that the accuracy of the striking position can be improved by increasing the number of divided electrodes in the fixed electrode 15.
次に、本発明の第2実施例にかかる圧力センサの構成を断面図で示す正面図を図9に、第2実施例の圧力センサにおけるプリントフィルムの構成を示す平面図を図10に、第2実施例の圧力センサにおけるプリントフィルムの構成を示す下面図を図11に示す。
これらの図に示す第2実施例の圧力センサ3は、電子ドラム等の電子打楽器に適用して好適な演奏情報入力装置である。第2実施例の圧力センサ3は上面にスティック100等で叩かれる打面を形成する円板状のパッド40が配置されている。パッド40を独立気泡が含まれる発泡性樹脂により形成することによりアコースティックなドラムを叩いたときと同じ様な感触を得ることができる。パッド40の下面には、第1可動電極41が上面の全面に形成された薄い円形とされた面状の樹脂フィルム42が貼着されている。絶縁性の樹脂フィルム42の材質は、例えばPETとされ、第1可動電極41が樹脂フィルム42の上面の全面に蒸着等により形成されている。
Next, FIG. 9 is a front view showing the configuration of the pressure sensor according to the second embodiment of the present invention in a sectional view, FIG. 10 is a plan view showing the configuration of the print film in the pressure sensor of the second embodiment, and FIG. FIG. 11 is a bottom view showing the configuration of the print film in the pressure sensor of the second embodiment.
The
この樹脂フィルム42と、第2可動電極47が表面に形成され、第3可動電極48が裏面に形成されている略円形とされた面状のプリントフィルム44とは、円形の薄い第1両面テープ43により貼着されている。この場合、第1両面テープ43には第1実施例における両面テープ13と同様に、矩形とされた矩形状切欠が縦横に整列して所定のピッチで設けられている。この矩形状切欠を、同心円状に整列して所定のピッチで設けるようにしても良い。この第1両面テープ43の上面は樹脂フィルム42の下面に貼着されており、第1両面テープ43の下面はプリントフィルム44の第2可動電極47が形成されている上面に貼着されている。プリントフィルム44は金属を蒸着することのできる絶縁性のフィルム基板49から構成される。図10に示すように、プリントフィルム44を構成するフィルム基板49の表面(上面)には図10に示すように第2可動電極47が蒸着やプリントにより形成されており、フィルム基板49の裏面(下面)には図11に示すように第3可動電極48が蒸着やプリントにより形成されている。第2可動電極47は、矩形パッチを繋げた中心から約90°ずつ4つに分割された分割電極47−1,47−2,47−3,47−4からなり、第3可動電極48は矩形パッチを繋げた中心から約90°ずつ4つに分割された分割電極48−1,48−2,48−3,48−4により構成されている。 The resin film 42 and the substantially circular planar print film 44 in which the second movable electrode 47 is formed on the front surface and the third movable electrode 48 is formed on the rear surface are a thin first double-sided tape having a circular shape. 43 is attached. In this case, like the double-sided tape 13 in the first embodiment, the first double-sided tape 43 is provided with rectangular cutouts arranged in a vertical and horizontal direction at a predetermined pitch. These rectangular cutouts may be arranged in a concentric manner at a predetermined pitch. The upper surface of the first double-sided tape 43 is attached to the lower surface of the resin film 42, and the lower surface of the first double-sided tape 43 is attached to the upper surface of the print film 44 on which the second movable electrode 47 is formed. . The print film 44 includes an insulating film substrate 49 on which a metal can be deposited. As shown in FIG. 10, the second movable electrode 47 is formed on the surface (upper surface) of the film substrate 49 constituting the print film 44 by vapor deposition or printing as shown in FIG. As shown in FIG. 11, the third movable electrode 48 is formed on the lower surface by vapor deposition or printing. The second movable electrode 47 is composed of divided electrodes 47-1, 47-2, 47-3, and 47-4 divided into four portions of about 90 ° from the center where the rectangular patches are connected. It is composed of divided electrodes 48-1, 48-2, 48-3, 48-4 divided into four at about 90 ° from the center where the rectangular patches are connected.
第2可動電極47を構成している分割電極47−1,47−2,47−3,47−4は、それぞれ矩形パッチを繋げて構成されている。また、第3可動電極48を構成している分割電極48−1,48−2,48−3,48−4も、それぞれ矩形パッチを繋げて構成されている。第2可動電極47を構成している矩形パッチと、第3可動電極48を構成している矩形パッチとは、大きさおよび配置されるピッチが異なっており、第3可動電極48を構成している矩形パッチの方が大きくされていると共にピッチも大きくなっている。分割電極47−1〜47−4からそれぞれ信号を出力する端子と、分割電極48−1〜48−4からそれぞれ信号を出力する端子が端子部44aの表面と裏面とに設けられている。第2可動電極47と第3可動電極48とにおいて、対応する位置の分割電極同士が電気的に接続されている。すなわち、分割電極47−1と分割電極48−1とが、分割電極47−2と分割電極48−2とが、分割電極47−3と分割電極48−3とが、分割電極47−4と分割電極48−4とが電気的に接続されている。この接続は、端子部44aにおいて対応する端子同士を接続したり、フィルム基板49にスルーホールを設けて接続すればよい。このようなプリントフィルム44の裏面と円板状に形成されたシールド電極46とは、円形の薄い第2両面テープ45により貼着されている。この場合、第2両面テープ45には第1実施例における両面テープ13と同様に、矩形とされた矩形状切欠が縦横に整列して設けられている。この矩形状切欠は、第1両面テープ43に設けられている矩形状切欠より小さいと共により小さなピッチで設けられている。この矩形状切欠を、同心円状に整列して所定のピッチで設けるようにしても良い。なお、シールド電極46の上面には第3可動電極48との短絡を防止するための絶縁層46aが設けられている。絶縁層46aは絶縁被膜や絶縁塗装等により形成される。 The divided electrodes 47-1, 47-2, 47-3, 47-4 constituting the second movable electrode 47 are each formed by connecting rectangular patches. Further, the divided electrodes 48-1, 48-2, 48-3, 48-4 constituting the third movable electrode 48 are also constituted by connecting rectangular patches. The rectangular patch constituting the second movable electrode 47 and the rectangular patch constituting the third movable electrode 48 are different in size and pitch, and constitute the third movable electrode 48. The rectangular patch is larger and the pitch is larger. Terminals for outputting signals from the divided electrodes 47-1 to 47-4 and terminals for outputting signals from the divided electrodes 48-1 to 48-4 are provided on the front and back surfaces of the terminal portion 44a. In the second movable electrode 47 and the third movable electrode 48, the divided electrodes at corresponding positions are electrically connected. That is, the divided electrode 47-1 and the divided electrode 48-1, the divided electrode 47-2 and the divided electrode 48-2, the divided electrode 47-3 and the divided electrode 48-3 are divided into the divided electrode 47-4 and the divided electrode 47-4. The divided electrode 48-4 is electrically connected. This connection may be achieved by connecting corresponding terminals in the terminal portion 44 a or by providing a through hole in the film substrate 49. The back surface of the print film 44 and the shield electrode 46 formed in a disk shape are attached by a thin circular second double-sided tape 45. In this case, like the double-sided tape 13 in the first embodiment, the second double-sided tape 45 is provided with rectangular rectangular cutouts arranged vertically and horizontally. The rectangular cutouts are smaller than the rectangular cutouts provided in the first double-sided tape 43 and are provided at a smaller pitch. These rectangular cutouts may be arranged in a concentric manner at a predetermined pitch. An insulating layer 46 a for preventing a short circuit with the third movable electrode 48 is provided on the upper surface of the shield electrode 46. The insulating layer 46a is formed by an insulating coating or insulating coating.
このように、表面に第2可動電極47が形成され、裏面に第3可動電極48が形成されているプリントフィルム44は、シールド電極46と第1可動電極41とに挟まれる構造とされていると共に、シールド電極46および第1可動電極41がアースされていることから、この両電極により第2可動電極47および第3可動電極48はシールドされることになる。これにより、圧力センサ3に手等を近づけても第2可動電極47および第3可動電極48から信号が出力されることはなく、外乱に強い圧力センサ3とすることができる。また、第1両面テープ43は、第1可動電極41と第2可動電極47との間にギャップを形成するスペーサとして機能して第1容量手段が構成されており、第1可動電極41と第2可動電極47における分割電極47−1〜47−4のそれぞれの間には静電容量が生じている。さらに、第2両面テープ45は、第3可動電極48とシールド電極46との間にギャップを形成するスペーサとして機能して第2容量手段が構成されており、第3可動電極48における分割電極48−1〜48−4とシールド電極46のそれぞれの間には静電容量が生じている。
As described above, the print film 44 in which the second movable electrode 47 is formed on the front surface and the third movable electrode 48 is formed on the back surface is configured to be sandwiched between the shield electrode 46 and the first movable electrode 41. At the same time, since the shield electrode 46 and the first movable electrode 41 are grounded, the second movable electrode 47 and the third movable electrode 48 are shielded by both electrodes. Thereby, even if a hand etc. are brought close to the
この場合、例えば第1両面テープ43および第2両面テープ45の厚さは約170μmとされ、第1両面テープ43の矩形状切欠は第2両面テープ45の矩形状切欠より大きくされている。また、例えば第2可動電極47を構成している矩形パッチは約8mm角の矩形パッチが、隣接する矩形パッチの中心の間隔が約10mmのピッチで設けられ、第3可動電極48を構成している矩形パッチは約18mm角の矩形パッチが、隣接する矩形パッチの中心の間隔が約20mmのピッチで設けられている。このように、第1容量手段における第1両面テープ43の矩形状切欠が大きくされると共に第2可動電極47の矩形パッチが小さくされて、第1容量手段における印加された圧力に対する剛性が小さくされている。また、第2容量手段における第2両面テープ45の矩形状切欠が小さくされると共に第3可動電極48の矩形パッチが大きくされて、第2容量手段における印加された圧力に対する剛性が大きくされている。第1容量手段の剛性を第2容量手段の剛性より小さくしたことによる作用については後述する。なお、第2実施例の圧力センサ3の構成を示す図においては理解しやすいように厚さ(高さ)方向のスケールが実寸より誇張されたスケールで示されている。
In this case, for example, the thickness of the first double-sided tape 43 and the second double-sided tape 45 is about 170 μm, and the rectangular cutout of the first double-sided tape 43 is larger than the rectangular cutout of the second double-sided tape 45. In addition, for example, the rectangular patch constituting the second movable electrode 47 is a rectangular patch of about 8 mm square, and the interval between the centers of adjacent rectangular patches is provided at a pitch of about 10 mm to form the third movable electrode 48. As for the rectangular patches, rectangular patches of about 18 mm square are provided at a pitch of about 20 mm between the centers of adjacent rectangular patches. As described above, the rectangular cutout of the first double-sided tape 43 in the first capacitor means is increased and the rectangular patch of the second movable electrode 47 is reduced, so that the rigidity with respect to the applied pressure in the first capacitor means is reduced. ing. In addition, the rectangular notch of the second double-sided tape 45 in the second capacitor means is reduced, and the rectangular patch of the third movable electrode 48 is increased, so that the rigidity of the second capacitor means against the applied pressure is increased. . The effect of making the rigidity of the first capacity means smaller than that of the second capacity means will be described later. In addition, in the figure which shows the structure of the
第2実施例の圧力センサ3におけるプリントフィルム44の他の構成例を図13ないし図15に示す。なお、図13は他の構成例のプリントフィルム54の表面の構成を示す平面図であり、図14は他の構成例のプリントフィルム54の裏面の構成を示す下面図であり、図15は他の構成例のプリントフィルム54の構成を示す側面図である。
これらの図に示すように、プリントフィルム54を構成しているフィルム基板59の表面にはリング状に分割された4つの分割電極57−1,57−2,57−3,57−4からなる第2可動電極57が形成されており、フィルム基板51の裏面にはリング状に分割された4つの分割電極58−1,58−2,58−3,58−4からなる第3可動電極58が蒸着またはプリントにより形成されている。分割電極57−1〜57−4と分割電極58−1〜58−4における対応するリング状の分割電極の形状は同形状とされており、図13のA部拡大図で示すように正方形の矩形パッチを繋いで形成されている。リング状の分割電極57−1〜57−4からそれぞれ信号を出力する端子と、リング状の分割電極58−1〜58−4からそれぞれ信号を出力する端子が端子部54aの表面と裏面とに設けられている。第2可動電極57と第3可動電極58とにおいて、対応する位置のリング状の分割電極同士が電気的に接続されている。すなわち、分割電極57−1と分割電極58−1とが、分割電極57−2と分割電極58−2とが、分割電極57−3と分割電極58−3とが、分割電極57−4と分割電極58−4とが電気的に接続されている。この接続は、端子部54aにおいて対応する端子同士を接続したり、フィルム基板59にスルーホールを設けて接続すればよい。分割電極57−1〜57−4および分割電極58−1〜58−4における各リング状の分割電極の面積は等しく形成することが好適とされているが、等しく形成することができない場合はこれを補正する上記した補正テーブルを処理部に備えるようにする。
Other structural examples of the print film 44 in the
As shown in these figures, the surface of the film substrate 59 constituting the print film 54 is composed of four divided electrodes 57-1, 57-2, 57-3, 57-4 divided in a ring shape. A second movable electrode 57 is formed, and a third movable electrode 58 comprising four divided electrodes 58-1, 58-2, 58-3, 58-4 divided in a ring shape on the back surface of the film substrate 51. Is formed by vapor deposition or printing. The corresponding ring-shaped divided electrodes in the divided electrodes 57-1 to 57-4 and the divided electrodes 58-1 to 58-4 have the same shape, and have a square shape as shown in the enlarged view of part A in FIG. It is formed by connecting rectangular patches. Terminals for outputting signals from the ring-shaped divided electrodes 57-1 to 57-4 and terminals for outputting signals from the ring-shaped divided electrodes 58-1 to 58-4 are provided on the front and back surfaces of the terminal portion 54a. Is provided. In the second movable electrode 57 and the third movable electrode 58, ring-shaped divided electrodes at corresponding positions are electrically connected to each other. That is, the divided electrode 57-1 and the divided electrode 58-1, the divided electrode 57-2 and the divided electrode 58-2, the divided electrode 57-3 and the divided electrode 58-3, and the divided electrode 57-4. The divided electrode 58-4 is electrically connected. This connection may be achieved by connecting corresponding terminals in the terminal portion 54a or by providing a through hole in the film substrate 59. The areas of the ring-shaped divided electrodes in the divided electrodes 57-1 to 57-4 and the divided electrodes 58-1 to 58-4 are preferably formed equal to each other. The processing unit is provided with the correction table described above for correcting the above.
次に、本発明の第3実施例にかかる圧力センサの構成を断面図で示す正面図を図16に示す。
図16に示す第3実施例の圧力センサ4の外形の形状は円形や矩形とされ、上面にアースされた第1可動電極61が配置され、第1可動電極61は第1スペーサ62の上面の全面に貼着あるいは蒸着等により形成されている。第1スペーサ62の下面には出力電極とされる第2可動電極63が配置され、第2可動電極63は第2スペーサ64の上面の全面に貼着あるいは蒸着等により形成されている。第2スペーサ64の下面には例えば金属製とされた導電性のシールド電極65が貼着されている。シールド電極65は、第1可動電極61と同様にアースされている。なお、第1可動電極61が形成されている第1スペーサ62の下面は、第2可動電極63の上面と貼着されている。また、第1スペーサ62および第2スペーサ64は可撓性のエラストマーや多孔質の柔軟なスポンジ等から構成され、第1スペーサ62と第2スペーサ64との硬さを変えることができる。第3実施例の圧力センサ4においては、第1スペーサ62は軟質スペーサとされ、第2スペーサ64は第1スペーサ62より堅い硬質スペーサとされている。第3実施例の圧力センサ4においては、第1スペーサ62を介して対向する第1可動電極61と第2可動電極63とにより第1容量手段が構成され、第2スペーサ64を介して対向する第2可動電極63とシールド電極65とにより第2容量手段が構成されるようになる。そして、軟質スペーサとされた第1容量手段の剛性は小さくなり、硬質スペーサとされた第2容量手段の剛性は大きくなっている。
Next, FIG. 16 is a front view showing the configuration of the pressure sensor according to the third embodiment of the present invention in a sectional view.
The external shape of the pressure sensor 4 of the third embodiment shown in FIG. 16 is circular or rectangular, and a grounded first movable electrode 61 is disposed on the upper surface. The first movable electrode 61 is disposed on the upper surface of the first spacer 62. It is formed on the entire surface by sticking or vapor deposition. A second movable electrode 63 serving as an output electrode is disposed on the lower surface of the first spacer 62, and the second movable electrode 63 is formed on the entire upper surface of the second spacer 64 by adhesion or vapor deposition. For example, a conductive shield electrode 65 made of metal is attached to the lower surface of the second spacer 64. The shield electrode 65 is grounded in the same manner as the first movable electrode 61. Note that the lower surface of the first spacer 62 on which the first movable electrode 61 is formed is bonded to the upper surface of the second movable electrode 63. The first spacer 62 and the second spacer 64 are made of a flexible elastomer, a porous soft sponge, or the like, and the hardness of the first spacer 62 and the second spacer 64 can be changed. In the pressure sensor 4 of the third embodiment, the first spacer 62 is a soft spacer, and the second spacer 64 is a hard spacer that is harder than the first spacer 62. In the pressure sensor 4 of the third embodiment, the first capacitive means is configured by the first movable electrode 61 and the second movable electrode 63 that are opposed via the first spacer 62, and is opposed via the second spacer 64. The second movable electrode 63 and the shield electrode 65 constitute a second capacitor means. And the rigidity of the 1st capacity | capacitance means made into the soft spacer becomes small, and the rigidity of the 2nd capacity | capacitance means made into the hard spacer becomes large.
このように構成された第3実施例の圧力センサ4において、図17に示すように圧力センサ4の上面にきわめて弱い圧力(音楽記号pppに相当する圧力)を印加した場合は、圧力が印加された第1可動電極61の部位がわずかに下方に撓み、これに伴い軟質スペーサとされた第1スペーサ62も下方へ撓むようになる。これにより、撓んだ第1可動電極61の部位と第2可動電極63とのギャップが狭くなる。このように、第1可動電極61と第2可動電極63との間隔が狭くなることにより、第1可動電極61と第2可動電極63との間の第1容量手段の静電容量が変化して、第1容量手段における静電容量の変化率に応じたレベルの出力が第2可動電極63から出力されるようになる。この場合、第2容量手段の静電容量は未だ変化しておらず、その出力もされていない。 In the pressure sensor 4 of the third embodiment configured as described above, when a very weak pressure (pressure corresponding to the music symbol ppp) is applied to the upper surface of the pressure sensor 4 as shown in FIG. Further, the portion of the first movable electrode 61 is slightly bent downward, and accordingly, the first spacer 62 which is a soft spacer is also bent downward. Thereby, the gap between the bent part of the first movable electrode 61 and the second movable electrode 63 is narrowed. As described above, the distance between the first movable electrode 61 and the second movable electrode 63 is reduced, so that the capacitance of the first capacitance means between the first movable electrode 61 and the second movable electrode 63 changes. Thus, an output of a level corresponding to the rate of change of capacitance in the first capacitor means is output from the second movable electrode 63. In this case, the capacitance of the second capacitor means has not changed yet, and the output has not been performed.
また、図18に示すように圧力センサ4の上面に弱い圧力(音楽記号pに相当する圧力)を印加した場合は、圧力が印加された第1可動電極61の部位がさらに下方に撓み、これに伴い第1スペーサ62も下方へ撓むようになる。この場合、撓んだ第1可動電極61の部位と第2可動電極63とのギャップは最小となる。このように、第1可動電極61と第2可動電極63との間隔が最小の間隔となることにより、第1容量手段における静電容量の変化率が最大となり、第1容量手段による最大レベルの出力が第2可動電極63から出力される。この出力は第1容量手段による出力であり、第1容量手段からの出力は飽和する。しかし、第2容量手段の静電容量は未だ変化しておらず、その出力もされていない。 Further, as shown in FIG. 18, when a weak pressure (pressure corresponding to the music symbol p) is applied to the upper surface of the pressure sensor 4, the portion of the first movable electrode 61 to which the pressure is applied is further bent downward. Accordingly, the first spacer 62 also bends downward. In this case, the gap between the bent portion of the first movable electrode 61 and the second movable electrode 63 is minimized. As described above, since the distance between the first movable electrode 61 and the second movable electrode 63 becomes the minimum distance, the rate of change of the electrostatic capacity in the first capacitance means becomes the maximum, and the maximum level by the first capacitance means. An output is output from the second movable electrode 63. This output is output by the first capacity means, and the output from the first capacity means is saturated. However, the capacitance of the second capacitor means has not changed yet, and the output has not been performed.
さらに、図19に示すように圧力センサ4の上面に強い圧力(音楽記号fに相当する圧力)を印加した場合は、圧力が印加された第1可動電極61の部位がさらに深く下方に撓み、これに伴い第1スペーサ62も下方へ撓むようになる。この場合、第1可動電極61の部位と第2可動電極63とのギャップが最小となっても、さらに撓むことから、第2可動電極63の部位も下方に撓み、これに伴い硬質スペーサとされた第2スペーサ64も下方へ撓むようになる。これにより、第1容量手段による最大レベルの出力が第2可動電極63から出力されるが、撓んだ第2可動電極63の部位とシールド電極65とのギャップが狭くなったことにより変化した第2容量手段の静電容量の変化率に応じたレベルの出力が加算されて第2可動電極63から出力されるようになる。 Furthermore, as shown in FIG. 19, when a strong pressure (pressure corresponding to the music symbol f) is applied to the upper surface of the pressure sensor 4, the portion of the first movable electrode 61 to which the pressure is applied is bent deeper and downward, Along with this, the first spacer 62 also bends downward. In this case, even if the gap between the portion of the first movable electrode 61 and the second movable electrode 63 is minimized, the portion of the second movable electrode 63 also bends downward due to further bending, and accordingly, the hard spacer and The second spacer 64 is also bent downward. As a result, the maximum level output from the first capacitive means is output from the second movable electrode 63, but the first level changed due to the narrow gap between the bent portion of the second movable electrode 63 and the shield electrode 65. Outputs of a level corresponding to the change rate of the capacitance of the two-capacitance means are added and output from the second movable electrode 63.
さらにまた、図20に示すように圧力センサ4の上面にきわめて強い圧力(音楽記号fffに相当する圧力)を印加した場合は、圧力が印加された第1可動電極61の部位がさらにより深く下方に撓み、これに伴い第1スペーサ62もより深く下方へ撓むようになる。この場合、第1可動電極61の部位と第2可動電極63とのギャップが最小となっても、さらに深く撓むことから、第2可動電極63の部位も深く下方に撓み、これに伴い硬質スペーサとされた第2スペーサ64も下方へ深く撓むようになる。この場合、撓んだ第2可動電極63の部位とシールド電極65とのギャップも最小となる。このように、第2可動電極63とシールド電極65との間隔が最小の間隔となることにより、第2容量手段における静電容量の変化率が最大となり、第2容量手段による最大レベルの出力が第2可動電極63から出力される。すなわち、第2容量手段からの出力も飽和するようになる。この場合、第1容量手段からの出力も飽和していることから、第1容量手段による最大レベルの出力に、第2容量手段による最大レベルの出力が加算されて第2可動電極63から出力されるようになる。 Furthermore, as shown in FIG. 20, when a very strong pressure (a pressure corresponding to the musical symbol fff) is applied to the upper surface of the pressure sensor 4, the portion of the first movable electrode 61 to which the pressure is applied is further deepened downward. As a result, the first spacer 62 also bends deeper and downward. In this case, even if the gap between the portion of the first movable electrode 61 and the second movable electrode 63 is minimized, the portion of the second movable electrode 63 bends deeply downward because it bends further deeply. The second spacer 64 that is a spacer also bends deeply downward. In this case, the gap between the bent portion of the second movable electrode 63 and the shield electrode 65 is also minimized. As described above, since the distance between the second movable electrode 63 and the shield electrode 65 is the minimum, the rate of change of the electrostatic capacity in the second capacitor means is maximized, and the maximum level output by the second capacitor means is obtained. Output from the second movable electrode 63. That is, the output from the second capacitor means is also saturated. In this case, since the output from the first capacitor means is also saturated, the maximum level output from the second capacitor means is added to the maximum level output from the first capacitor means and output from the second movable electrode 63. Become so.
ここで、第3実施例の圧力センサ4における印加された圧力に対する出力特性を図21に示す。図21において、破線で示す出力特性は第1容量手段の出力特性であり、第1スペーサ62が軟質スペーサとされて剛性が小さくされていることから、きわめて弱い圧力が印加されても大きな出力が得られ感度が高くなる。しかし、弱い圧力が印加されても出力が飽和してしまうようになる。また、一点鎖線で示す出力特性は第2容量手段の出力特性であり、第2スペーサ64が硬質スペーサとされて剛性が大きくされていることから、きわめて弱い圧力からきわめて強い圧力まで印加されても、印加された圧力に対してほぼリニアな出力が得られる。しかし、感度は低くなる。そして、実線で示す出力特性は第1容量手段および第2容量手段を備える第3実施例の圧力センサ4の出力特性であり、第1容量手段の出力と第2容量手段の出力特性を合わせ持つ出力特性とされる。すなわち、圧力センサ4では、きわめて弱い圧力が印加されても大きな出力が得られ感度が高いにもかかわらず、きわめて弱い圧力からきわめて強い圧力まで印加されても、出力は飽和せずに印加された圧力に応じた出力を得ることができるようになる。すなわち、ダイナミックレンジをさらに大きくした高感度の圧力センサとすることができる。しかも、出力電極である第2可動電極63は、アースされた第1可動電極61とシールド電極65とに挟まれているため、感度を高くしても外乱を受けることを防止することができる。 Here, the output characteristic with respect to the applied pressure in the pressure sensor 4 of the third embodiment is shown in FIG. In FIG. 21, the output characteristic indicated by the broken line is the output characteristic of the first capacity means. Since the first spacer 62 is a soft spacer and has a small rigidity, a large output is obtained even when a very weak pressure is applied. The sensitivity obtained is high. However, even if a weak pressure is applied, the output is saturated. Further, the output characteristic indicated by the alternate long and short dash line is the output characteristic of the second capacity means. Since the second spacer 64 is a hard spacer and has a high rigidity, even if it is applied from a very weak pressure to a very strong pressure. A substantially linear output can be obtained with respect to the applied pressure. However, the sensitivity is low. The output characteristic indicated by the solid line is the output characteristic of the pressure sensor 4 of the third embodiment having the first capacity means and the second capacity means, and has both the output of the first capacity means and the output characteristic of the second capacity means. Output characteristics. That is, in the pressure sensor 4, even if a very weak pressure is applied, a large output is obtained and the sensitivity is high, but even if a very weak pressure is applied to a very strong pressure, the output is applied without being saturated. An output corresponding to the pressure can be obtained. That is, a highly sensitive pressure sensor with a further increased dynamic range can be obtained. Moreover, since the second movable electrode 63 that is the output electrode is sandwiched between the grounded first movable electrode 61 and the shield electrode 65, it is possible to prevent disturbance even if the sensitivity is increased.
なお、前述したように第2実施例の圧力センサ3においても第1容量手段の剛性を第2容量手段の剛性より小さくしており、第3実施例の圧力センサ4と同様の圧力−出力特性を得ることができる。すなわち、圧力センサ3でも、圧力センサ4と同様にきわめて弱い圧力が印加されても大きな出力が得られ感度が高いにもかかわらず、きわめて弱い圧力からきわめて強い圧力まで印加されても、出力は飽和せずに印加された圧力に応じた出力を得ることができるようになる。このように、圧力センサ3でも、ダイナミックレンジをさらに大きくした高感度の圧力センサとすることができる。しかも、出力電極である第2可動電極47および第3可動電極48は、アースされた第1可動電極41とシールド電極46とに挟まれているため、感度を高くしても外乱を受けることを防止することができる。
なお、第2実施例の圧力センサ3あるいは第3実施例の圧力センサ4を電子ドラム等の電子打楽器の演奏情報入力装置に適用した場合は、打撃強度に応じた第1容量手段および第2容量手段の変化を利用していることから、出力信号のダイナミックレンジをより大きくすることができ、より演奏表現力を向上することができる。
As described above, also in the
When the
また、第2実施例の圧力センサ3を電子打楽器に適用した際の構成は、前記図5に示す構成とほぼ同様になる。また、圧力センサ3においては端子部44aには表面に4つ裏面に4つの出力端子が設けられているが、第2可動電極47および第3可動電極48においては対応する位置の分割電極同士が並列接続されているので、4つのアンプと4つのプルアップ抵抗だけでよいことになる。また、A/D変換器は4つの入力信号をディジタル信号に変換して並列接続されている分割電極47−1〜47−4および分割電極48−1〜48−4から出力される信号のうちの最大レベルの出力を検出することにより、打撃位置を検出する。この場合、打撃位置が2つの電極の境界部分にかかる場合でも、前述した図8に示すとおり精度良く検出することができる。また、第2可動電極47および第3可動電極48の全ての分割電極から出力される信号を加算することにより打撃強度に応じたレベルの信号を得ることができる。
第2実施例の圧力センサ3を電子打楽器に適用した際の構造は、圧力センサ1が圧力センサ3に置き換わるだけで図7に示す構造とほぼ同様となる。また、第2可動電極47および第3可動電極48における分割電極毎に異なる楽器を割り当てて、圧力センサ3により、複数の楽器の演奏情報を入力するようにしても良い。
The configuration when the
The structure when the
次に、第3実施例の圧力センサ4は、第2実施例の圧力センサ3と同様に2つの出力電極を備えるようにしてもよい。2つの出力電極を備える変形例である圧力センサ5の構成を断面図で示す正面図を図22に示す。
図22に示す圧力センサ5は、上面にアースされた第1可動電極61が配置され、第1可動電極61は第1スペーサ62の上面の全面に貼着あるいは蒸着等により形成されている。第1スペーサ62の下面には出力電極とされる第2可動電極63が配置され、第2可動電極63はプリントフィルム66の上面の全面に貼着あるいは蒸着等により形成されている。プリントフィルム66は、例えばPET等の樹脂フィルムとされており、下面の全面に貼着あるいは蒸着等により第3可動電極67が形成されている。第3可動電極67の下面には、第2スペーサ64の上面が貼着されており、第2スペーサ64の下面には例えば金属製とされた導電性のシールド電極65が貼着されている。シールド電極65は、第1可動電極61と同様にアースされている。
Next, the pressure sensor 4 of the third embodiment may be provided with two output electrodes similarly to the
The pressure sensor 5 shown in FIG. 22 has a first movable electrode 61 that is grounded on the upper surface, and the first movable electrode 61 is formed on the entire upper surface of the first spacer 62 by adhesion or vapor deposition. A second movable electrode 63 serving as an output electrode is disposed on the lower surface of the first spacer 62, and the second movable electrode 63 is formed on the entire upper surface of the print film 66 by adhesion or vapor deposition. The print film 66 is, for example, a resin film such as PET, and the third movable electrode 67 is formed on the entire lower surface by sticking or vapor deposition. The upper surface of the second spacer 64 is attached to the lower surface of the third movable electrode 67, and the conductive shield electrode 65 made of metal, for example, is attached to the lower surface of the second spacer 64. The shield electrode 65 is grounded in the same manner as the first movable electrode 61.
また、第1スペーサ62および第2スペーサ64は可撓性のエラストマーや多孔質の柔軟なスポンジ等から構成され、第1スペーサ62と第2スペーサ64との硬さを変えることができる。第3実施例の変形例の圧力センサ5においても、第1スペーサ62は軟質スペーサとされ、第2スペーサ64は第1スペーサ62より堅い硬質スペーサとされている。第3実施例の変形例の圧力センサ5においては、第1スペーサ62を介して対向する第1可動電極61と第2可動電極63とにより第1容量手段が構成され、第2スペーサ64を介して対向する第3可動電極67とシールド電極65とにより第2容量手段が構成されるようになる。そして、軟質スペーサとされた第1容量手段の剛性は小さくなり、硬質スペーサとされた第2容量手段の剛性は大きくなっている。
このように構成された第3実施例の変形例の圧力センサ5においても、第3実施例の圧力センサ4と同様の図21の実線で示す圧力−出力特性を得ることができる。従って、圧力センサ5でも、ダイナミックレンジをさらに大きくした高感度の圧力センサとすることができる。しかも、出力電極である第2可動電極63および第3可動電極67は、アースされた第1可動電極61とシールド電極65とに挟まれているため、感度を高くしても外乱を受けることを防止することができる。
The first spacer 62 and the second spacer 64 are made of a flexible elastomer, a porous soft sponge, or the like, and the hardness of the first spacer 62 and the second spacer 64 can be changed. Also in the pressure sensor 5 of the modified example of the third embodiment, the first spacer 62 is a soft spacer, and the second spacer 64 is a hard spacer that is harder than the first spacer 62. In the pressure sensor 5 of the modification of the third embodiment, the first movable electrode 61 and the second movable electrode 63 facing each other via the first spacer 62 constitute a first capacitance means, and the second spacer 64 is interposed. The third movable electrode 67 and the shield electrode 65 that are opposed to each other constitute a second capacitor means. And the rigidity of the 1st capacity | capacitance means made into the soft spacer becomes small, and the rigidity of the 2nd capacity | capacitance means made into the hard spacer becomes large.
Also in the pressure sensor 5 of the modified example of the third embodiment configured as described above, the pressure-output characteristic indicated by the solid line in FIG. 21 similar to that of the pressure sensor 4 of the third embodiment can be obtained. Therefore, the pressure sensor 5 can also be a highly sensitive pressure sensor with a further increased dynamic range. In addition, since the second movable electrode 63 and the third movable electrode 67, which are output electrodes, are sandwiched between the grounded first movable electrode 61 and the shield electrode 65, they are subject to disturbance even if the sensitivity is increased. Can be prevented.
次に、第3実施例の圧力センサ4とほぼ同様の構成を備え、圧力を印加した位置を検出することのできる第4実施例の圧力センサ6の構成を断面図で示す正面図を図23に、第4実施例の圧力センサ6にかかる第2スペーサ74の構成を示す平面図を図24に示す。
これらの図に示す第4実施例の圧力センサ6は、上面にアースされた第1可動電極71が配置され、第1可動電極71は第1スペーサ72の上面の全面に貼着あるいは蒸着等により形成されている。第1スペーサ72の下面には出力電極とされる第2可動電極73が配置されている。この第2可動電極73は、第2スペーサ74の上面の全面に貼着あるいは蒸着等により形成されているマトリクス状に配置されたパッチ電極とされている。例えば、第2可動電極73は4×4の16個のパッチ電極m11,m12,m13,・・・,m44から構成されており、それぞれのパッチ電極m11〜m44からの端子が8本ずつ第2スペーサ74の左側と右側から引き出されている。すなわち、図24に示すように第2スペーサ74の左側に端子c11,c12,c21,・・・,c42が設けられ、第2スペーサ74の右側に端子c14,c13,c24,・・・,c43が設けられている。
Next, FIG. 23 is a front view showing a cross-sectional view of the configuration of the pressure sensor 6 of the fourth embodiment, which has substantially the same configuration as the pressure sensor 4 of the third embodiment and can detect the position where pressure is applied. FIG. 24 is a plan view showing the configuration of the second spacer 74 according to the pressure sensor 6 of the fourth embodiment.
In the pressure sensor 6 of the fourth embodiment shown in these drawings, a first movable electrode 71 grounded on the upper surface is disposed, and the first movable electrode 71 is adhered to the entire upper surface of the first spacer 72 by vapor deposition or evaporation. Is formed. A second movable electrode 73 serving as an output electrode is disposed on the lower surface of the first spacer 72. The second movable electrode 73 is a patch electrode arranged in a matrix formed on the entire upper surface of the second spacer 74 by sticking or vapor deposition. For example, the second movable electrode 73 is composed of 16 4 × 4 patch electrodes m11, m12, m13,..., M44, and each of the second terminals from the patch electrodes m11 to m44 is the second one. The spacer 74 is pulled out from the left side and the right side. 24, terminals c11, c12, c21,..., C42 are provided on the left side of the second spacer 74, and terminals c14, c13, c24,..., C43 are provided on the right side of the second spacer 74. Is provided.
第2スペーサ74の下面には例えば金属製とされた導電性のシールド電極75が貼着されている。シールド電極75は、第1可動電極71と同様にアースされている。なお、第1可動電極71が形成されている第1スペーサ72の下面は、第2可動電極73の上面と貼着されている。また、第1スペーサ72および第2スペーサ74は可撓性のエラストマーや多孔質の柔軟なスポンジ等から構成され、第1スペーサ72と第2スペーサ74との硬さを変えることができる。第4実施例の圧力センサ6においても、第1スペーサ72は軟質スペーサとされ、第2スペーサ74は第1スペーサ72より堅い硬質スペーサとされている。第4実施例の圧力センサ6においては、第1スペーサ72を介して対向する第1可動電極71と第2可動電極73とにより第1容量手段が構成され、第2スペーサ74を介して対向する第2可動電極73とシールド電極75とにより第2容量手段が構成されるようになる。そして、軟質スペーサとされた第1容量手段の剛性は小さくなり、硬質スペーサとされた第2容量手段の剛性は大きくなる。 For example, a conductive shield electrode 75 made of metal is attached to the lower surface of the second spacer 74. The shield electrode 75 is grounded in the same manner as the first movable electrode 71. Note that the lower surface of the first spacer 72 on which the first movable electrode 71 is formed is adhered to the upper surface of the second movable electrode 73. The first spacer 72 and the second spacer 74 are made of a flexible elastomer, a porous soft sponge, or the like, and the hardness of the first spacer 72 and the second spacer 74 can be changed. Also in the pressure sensor 6 of the fourth embodiment, the first spacer 72 is a soft spacer, and the second spacer 74 is a hard spacer that is harder than the first spacer 72. In the pressure sensor 6 of the fourth embodiment, the first capacitive means is constituted by the first movable electrode 71 and the second movable electrode 73 facing each other via the first spacer 72, and is opposed via the second spacer 74. The second movable electrode 73 and the shield electrode 75 constitute a second capacitance means. And the rigidity of the 1st capacity | capacitance means made into the soft spacer becomes small, and the rigidity of the 2nd capacity | capacitance means made into the hard spacer becomes large.
このように構成された第4実施例の圧力センサ6が操作されて所定の位置に圧力が印加された際には、パッチ電極m11〜m44からの信号がそれぞれ出力される端子c11〜c44のうちから最大のレベルが出力される端子を検出する。この場合、圧力が印加された位置に対応して配置されているパッチ電極からは、他のパッチ電極より大きな出力が出力されることから、検出された端子が接続されているパッチ電極上の位置が操作された位置を検出することができる。また、全ての端子c11〜c44の出力を加算して出力することにより、印加された圧力に対応するレベルの出力を得ることができる。なお、パッチ電極間の位置に圧力が印加された際には、図8を参照して説明した手法を用いることによりパッチ電極間のどの位置に圧力が印加されたかを検出することができる。また、第4実施例の圧力センサ6においても、第3実施例の圧力センサ4と同様の図21の実線で示す圧力−出力特性を得ることができる。従って、第4実施例の圧力センサ6でも、ダイナミックレンジをさらに大きくした高感度の圧力センサとすることができる。しかも、出力電極である第2可動電極73は、アースされた第1可動電極71とシールド電極75とに挟まれているため、感度を高くしても外乱を受けることを防止することができる。なお、第4実施例の圧力センサ6を電子ドラム等の電子打楽器の演奏情報入力装置に適用した場合においては、打撃された位置を検出することができると共に打撃力に対応する出力を得ることができる。 When the pressure sensor 6 of the fourth embodiment configured as described above is operated and pressure is applied to a predetermined position, signals from the patch electrodes m11 to m44 are output from terminals c11 to c44, respectively. Detects the terminal that outputs the maximum level. In this case, since the patch electrode arranged corresponding to the position where the pressure is applied outputs a larger output than the other patch electrodes, the position on the patch electrode to which the detected terminal is connected is output. It is possible to detect the position where is operated. Moreover, the output of the level corresponding to the applied pressure can be obtained by adding and outputting the output of all the terminals c11-c44. When a pressure is applied to a position between the patch electrodes, it is possible to detect a position between the patch electrodes by using the method described with reference to FIG. Also in the pressure sensor 6 of the fourth embodiment, the pressure-output characteristic indicated by the solid line in FIG. 21 similar to the pressure sensor 4 of the third embodiment can be obtained. Therefore, the pressure sensor 6 of the fourth embodiment can be a highly sensitive pressure sensor with a further increased dynamic range. Moreover, since the second movable electrode 73 that is the output electrode is sandwiched between the grounded first movable electrode 71 and the shield electrode 75, it is possible to prevent disturbance even if the sensitivity is increased. When the pressure sensor 6 of the fourth embodiment is applied to a performance information input device for an electronic percussion instrument such as an electronic drum, it is possible to detect the hit position and obtain an output corresponding to the hitting force. it can.
以上説明した本発明にかかる圧力センサは、上述したように容量手段を1つあるいは2つ備えているが、可動電極を増やすことにより3つ以上の容量手段を備える圧力センサとしてもよい。また、容量手段は印加された圧力に応じて撓む可動電極を備えていることから、本発明にかかる圧力センサを用いる本発明にかかるデータ入力装置がゲーム機やゲーム機に接続されるコントローラの入力装置に適用された場合は、可動電極が指等で押された際の押圧力に応じた操作出力を得ることができる。さらに、本発明にかかる圧力センサを用いるデータ入力装置が電子ドラム等の電子打楽器の演奏情報入力装置に適用された場合は、可動電極が叩かれた際の打撃力に応じた演奏操作出力を得ることができる。なお、圧力センサの上面を保護するカバーやパッドを圧力センサの上面に設けるようにしてもよい。
さらにまた、分割電極をリング状の形状で分割する場合は、その分割数は任意の数とすることができ、分割数を増やすことにより打撃位置の精度を向上することができる。そして、中心点から所定の角度範囲で分割する場合も、任意の角度範囲で任意の分割数に分割することができる。
さらにまた、本発明にかかる圧力センサおよびデータ入力装置においては、分割されている分割電極毎に異なる楽器を割り当てるようにしても良い。これにより、マルチパッドを実現することができる。
さらにまた、本発明にかかる圧力センサおよびデータ入力装置の形状は、円形に限るものではなく矩形としてもよいものである。圧力センサの形状を矩形とすることによりゲーム機やゲーム機のコントローラ、および、マルチパッド等のデータ入力装置に適用しやすくなる。
The pressure sensor according to the present invention described above includes one or two capacitive means as described above, but may be a pressure sensor including three or more capacitive means by increasing the movable electrodes. In addition, since the capacitive means includes a movable electrode that bends according to the applied pressure, the data input device according to the present invention using the pressure sensor according to the present invention is a game machine or a controller connected to the game machine. When applied to an input device, an operation output corresponding to the pressing force when the movable electrode is pressed with a finger or the like can be obtained. Furthermore, when the data input device using the pressure sensor according to the present invention is applied to a performance information input device for an electronic percussion instrument such as an electronic drum, a performance operation output corresponding to the striking force when the movable electrode is struck is obtained. be able to. A cover or a pad for protecting the upper surface of the pressure sensor may be provided on the upper surface of the pressure sensor.
Furthermore, when dividing | segmenting a division | segmentation electrode in a ring shape, the division | segmentation number can be made into arbitrary numbers, and the precision of a striking position can be improved by increasing a division | segmentation number. And also when dividing | segmenting in a predetermined angle range from a center point, it can divide | segment into arbitrary division numbers in arbitrary angle ranges.
Furthermore, in the pressure sensor and the data input device according to the present invention, different musical instruments may be assigned to the divided electrodes. Thereby, a multipad is realizable.
Furthermore, the shape of the pressure sensor and the data input device according to the present invention is not limited to a circle but may be a rectangle. By making the shape of the pressure sensor rectangular, it can be easily applied to a game machine, a controller of the game machine, and a data input device such as a multipad.
1 圧力センサ、2 電子打楽器、3 圧力センサ、4 圧力センサ、5 圧力センサ、6 圧力センサ、10 パッド、11 可動電極、12 樹脂フィルム、13 両面テープ、13a 矩形状切欠、14 プリント基板、14a 端子部、15 固定電極、15a 第1分割電極、15b 第2分割電極、15c 第3分割電極、15d 第4分割電極、16 シールド電極、20 A/D、21 CPU、21a 補正テーブル、22 音源、22a メモリ、23 アンプ、24 SP、30 胴、31 底板、32 緩衝材、33 L型金具、34 Z型金具、40 パッド、41 第1可動電極、42 樹脂フィルム、43 第1両面テープ、44 プリントフィルム、44a 端子部、45 第2両面テープ、46 シールド電極、46a 絶縁層、47 第2可動電極、47−1〜47−4 分割電極、48 第3可動電極、48−1〜48−4 分割電極、49 フィルム基板、51 フィルム基板、54 プリントフィルム、54a 端子部、57 第2可動電極、57−1〜57−4 分割電極、58 第3可動電極、58−1〜58−4 分割電極、59 フィルム基板、61 第1可動電極、62 第1スペーサ、63 第2可動電極、64 第2スペーサ、65 シールド電極、66 プリントフィルム、67 第3可動電極、71 第1可動電極、72 第1スペーサ、73 第2可動電極、74 第2スペーサ、75 シールド電極、100 スティック、200 圧力センサ、210 絶縁体、211 抵抗面、212 電極、213 電極、214 スペーサ、215 感圧抵抗素子、216 電極、217 打面、220 強さ位置分離回路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Pressure sensor, 2 Electronic percussion instrument, 3 Pressure sensor, 4 Pressure sensor, 5 Pressure sensor, 6 Pressure sensor, 10 Pad, 11 Movable electrode, 12 Resin film, 13 Double-sided tape, 13a Rectangular cutout, 14 Printed circuit board, 14a Terminal 15 fixed electrode, 15a first divided electrode, 15b second divided electrode, 15c third divided electrode, 15d fourth divided electrode, 16 shield electrode, 20 A / D, 21 CPU, 21a correction table, 22 sound source, 22a Memory, 23 Amplifier, 24 SP, 30 Body, 31 Base plate, 32 Buffer material, 33 L-shaped bracket, 34 Z-shaped bracket, 40 Pad, 41 First movable electrode, 42 Resin film, 43 First double-sided tape, 44 Print film 44a terminal portion, 45 second double-sided tape, 46 shield electrode, 46a insulating layer, 4 Second movable electrode, 47-1 to 47-4 Split electrode, 48 Third movable electrode, 48-1 to 48-4 Split electrode, 49 Film substrate, 51 Film substrate, 54 Print film, 54a Terminal portion, 57 Second Movable electrode, 57-1 to 57-4 divided electrode, 58 third movable electrode, 58-1 to 58-4 divided electrode, 59 film substrate, 61 first movable electrode, 62 first spacer, 63 second movable electrode, 64 second spacer, 65 shield electrode, 66 print film, 67 third movable electrode, 71 first movable electrode, 72 first spacer, 73 second movable electrode, 74 second spacer, 75 shield electrode, 100 stick, 200 pressure Sensor 210 insulator 211 resistance surface 212 electrode 213 electrode 214 spacer 215 pressure sensitive resistance element 216 Electrode, 217 strokes surface 220 Strength position separating circuit
Claims (5)
該可動電極と所定の間隔を隔てて対向するよう配設され、複数の分割電極を有している面状の固定電極とを備え、
前記可動電極と前記固定電極とにより容量手段が構成され、前記可動電極に圧力が印加されて変位した際の前記容量手段における容量の変化情報に基づいて、複数の前記分割電極から出力される信号が合算されて出力信号として出力されると共に、複数の前記分割電極から出力される信号の内の最大レベルの信号が出力された前記分割電極の位置情報が、前記可動電極における圧力が印加された位置情報として出力され、
前記分割電極の1つと、該分割電極に隣接する前記分割電極からそれぞれ信号が出力される場合は、2つの前記分割電極から出力される2つの信号のレベルに応じた2つの前記分割電極間の境界における位置情報が算出され、算出された境界における位置情報が前記可動電極に圧力を印加した位置情報として出力されることを特徴とする圧力センサ。 A planar movable electrode;
A planar fixed electrode that is arranged to face the movable electrode at a predetermined interval and has a plurality of divided electrodes;
Capacitor means is constituted by the movable electrode and the fixed electrode, and signals output from the plurality of divided electrodes based on the change information of the capacity of the capacitor means when pressure is applied to the movable electrode and displaced. Are combined and output as an output signal, and the position information of the divided electrode from which the signal of the maximum level among the signals output from the plurality of divided electrodes is output is the pressure applied to the movable electrode. Output as location information ,
When a signal is output from one of the divided electrodes and the divided electrode adjacent to the divided electrode, between the two divided electrodes according to the level of the two signals output from the two divided electrodes A position sensor at a boundary is calculated, and the calculated position information at the boundary is output as position information obtained by applying pressure to the movable electrode .
該可動電極と所定の間隔を隔てて対向するよう配設され、複数の分割電極を有している面状の固定電極とを備え、
前記可動電極と前記固定電極とにより容量手段が構成され、前記可動電極に圧力が印加されて変位した際の前記容量手段における容量の変化情報に基づいて、複数の前記分割電極から出力される信号が合算されて出力信号として出力されると共に、複数の前記分割電極から出力される信号の内の最大レベルの信号が出力された前記分割電極の位置情報が、前記可動電極における圧力が印加された位置情報として出力され、
前記出力信号および前記位置情報に応じた楽音が音源手段において生成される場合に、複数の前記分割電極の位置情報に対応してそれぞれ異なる楽器の楽音が前記音源手段において生成されるようにしたことを特徴とする圧力センサ。 A planar movable electrode;
A planar fixed electrode that is arranged to face the movable electrode at a predetermined interval and has a plurality of divided electrodes;
Capacitor means is constituted by the movable electrode and the fixed electrode, and signals output from the plurality of divided electrodes based on the change information of the capacity of the capacitor means when pressure is applied to the movable electrode and displaced. Are combined and output as an output signal, and the position information of the divided electrode from which the signal of the maximum level among the signals output from the plurality of divided electrodes is output is the pressure applied to the movable electrode. Output as location information,
When the musical sound corresponding to the output signal and the position information is generated in the sound source means, the musical sound of the different instruments corresponding to the position information of the plurality of divided electrodes is generated in the sound source means. A pressure sensor characterized by
該第1可動電極と可撓性の第1スペーサを隔てて一面が対向するよう配設され、複数のパッチ電極からなる面状の第2可動電極と、
該第2可動電極の他面と可撓性の第2スペーサを隔てて対向するよう配設され、前記第1可動電極と接続されている導体とを備え、
前記第1可動電極と前記第1スペーサと前記第2可動電極とにより第1容量手段が構成されると共に、前記第2可動電極と前記第2スペーサと前記導体とにより第2容量手段が構成され、前記第1可動電極に印加された圧力に応じて前記第1容量手段のみが変位、あるいは、前記第1容量手段および前記第2容量手段が変位し、前記第1容量手段における容量の変化情報、および、前記第2容量手段における容量の変化情報に基づいて、複数の前記パッチ電極から出力される信号が合算されて出力信号として出力されると共に、複数の前記パッチ電極から出力される信号の内の最大レベルの信号が出力された前記パッチ電極の位置情報が、前記第1可動電極における圧力が印加された位置情報として出力されることを特徴とする圧力センサ。 A planar first movable electrode;
A planar second movable electrode which is disposed so that one surface thereof is opposed to the first movable electrode with a flexible first spacer, and includes a plurality of patch electrodes;
A conductor disposed to face the other surface of the second movable electrode across a flexible second spacer and connected to the first movable electrode;
The first movable electrode, the first spacer, and the second movable electrode constitute a first capacitor means, and the second movable electrode, the second spacer, and the conductor constitute a second capacitor means. In accordance with the pressure applied to the first movable electrode, only the first capacitive means is displaced, or the first capacitive means and the second capacitive means are displaced, and the capacitance change information in the first capacitive means. And, based on the capacitance change information in the second capacitor means, the signals output from the plurality of patch electrodes are added together and output as output signals, and the signals output from the plurality of patch electrodes The position information of the patch electrode from which the maximum level signal is output is output as the position information to which the pressure in the first movable electrode is applied.
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