TWI385639B - 軟性電子壓阻樂器 - Google Patents

Description

軟性電子壓阻樂器

本技藝適用於軟性電子壓阻樂器，包含下述但不限於下述產品：電子鼓、電子鈸、電子木琴、電子鋼琴...等藉由壓阻原理而輸出鼓聲、鈸聲、或是音樂聲音的樂器。

圖1.　是先前技藝立體圖

習知技藝如圖1所示，一個傳統的空氣震動式的樂器鼓(drum)，具有一個相對龐大的鼓身DR1以及一個鼓皮區域PA稱之為打擊區域PA。當鼓棒ST打擊在打擊區域PA時，打擊區域PA的鼓皮便會震動而帶動附近空氣的震動，進而產生聲音。這種習知鼓的空氣震動式結構鼓身DR1，不但堅硬龐大、無法收縮、而且重量相對較重，因此，無論攜帶、移動、或是收藏皆不容易。

本技藝發明人首先思考現今壓阻感測技術以及電子發聲器等的技術已經很發達，若是可以克服前述傳統的空氣震動式的樂器鼓的堅硬、龐大、不可彎折的缺點，開發一種軟性電子鼓或是其他壓阻樂器，則可以提供使用者廉價、輕便、可以捲曲便於攜帶、移動或是收藏的優點。

本技藝開發一種輕便的、可以捲曲收藏的軟性電子壓阻樂器，包含但不限於鼓、鈸、木琴、以及鋼琴...等，不使用時可以捲曲成為圓筒狀，便於攜帶、移動、或是收藏。本說明書以「鼓」作為本技藝的壓阻樂器之範例加以說明，其他的壓阻樂器例如鈸、木琴、鋼琴...等，只要在電路結構加以修改，使輸出對應的樂器的特有「音色」便可以製成如軟性電子鈸、軟性電子木琴、軟性電子鋼琴...等產品。

圖2.　是本技藝立體圖

圖中顯示本技藝之軟性電子壓阻樂器以鼓DR2作為範例，本技藝範例所製成的電子鼓DR2的厚度約在300um附近，包含上層軟性基材約125um、上層電極6um、上層壓阻材料層15um、狹縫空間10um、下層壓阻材料層15um、下層電極6um、以及下層軟性基材約125um。不使用時可以捲成一個捲筒R便於攜帶、移動、或是收藏。當本技藝之軟性電子打鼓DR2展開時，具有一個打擊區域P，當鼓棒ST施以力量，打擊到打擊區域P時，打擊區域P下方的壓阻感測器(piezoresistive sensor)便會隨著壓力大小，產生對應的信號傳遞至電路系統30。然後經由電路系統30之訊號轉換處理，將打擊力量的大小轉換為輸出的聲音大小訊號，便可以將對應的鼓聲，由揚聲器40播放出來。

圖2顯示本技藝的軟性電子鼓捲筒R上面製作有許多可以打擊的鼓面P，形狀則可以設計成為圓形或是矩形，其他如五邊形或是六邊形等多邊形也是可以的。軟性電子鼓捲筒R展開以後，可以提供多人同時打擊，也可以安置耳機系統，每一個打擊鼓面P皆對應一個輸出裝置。應用範例包含下述但不限於下述：例如，學習者可以經由耳機，聽到自己打擊的聲音，也可以經由耳機聽到老師示範打擊的聲音，學習者可以對照修正自己打擊的聲音。

圖3.　是本技藝製程半成品頂面視圖

圖3顯示本技藝量產半成品示意圖，圖中顯示製作軟性電子鼓DR2的兩個產品單元作為範例說明之，後續只要由中央切割線C切割之後，便可以產出兩個產品單元。

圖中顯示兩個單元的半成品上視圖，先定義出兩個打擊區域P作為目標打擊區域，打擊區域P的上層具有一個上層軟性基材10，上層軟性基材10具有上表面10T與下表面10B(圖4)；圖3顯示上層軟性基材10的中間具有一個開口11，開口11裸露出上層連接電路E12與下層連接電路E22；連接電路E12、E22係本技藝的電子鼓的兩個電極延伸端，在後續製程中，將會電性耦合至電路系統30處理，然後輸出對應的聲音。

圖4.　是圖3的AA’ 剖面視圖

AA’ 剖面圖的結構範例係包含下述(1)(2)以及(3)的三個單元：(1)上層結構、(2)下層結構、與安置於上層結構與下層結構之間的(3)隔離單元。

(1)上層結構，係包含：

上層軟性基材10，具有上表面10T與下表面10B；設定一個打擊區域P作為目標打擊區域，圖中顯示生產兩個單元的製程，因此設定左邊、右邊各一個打擊區域P。一個上層電路層E1，安置於上層軟性基材10的下方，上層電路層E1對準於打擊區域P且上層電路層E1的面積至少涵蓋打擊區域P之面積大小。上層壓阻材料層(Piezoresistive layer)PZ1，安置於上層電路層E1下方，上層壓阻材料層PZ1對準於打擊區域P且面積至少涵蓋打擊區域P之面積大小。左右兩單元的上層電路E1由中間的連接電路E12相連接。上層軟性基材10中央設置一個開口11，後續用以裸露出製作在下層結構上的上層連接電路E12。

(2)下層結構，係包含：

下層軟性基材20，具有上表面20T與下表面20B；一層下層電路層E2，安置於下層軟性基材20的上方，對準於打擊區域P且面積至少涵蓋打擊區域P之面積大小。下層壓阻材料層PZ2，安置於下層電路層20的上方，對準於打擊區域P且面積至少涵蓋打擊區域P之面積大小。左右兩單元中間製作有上層連接電路E12。

(3)隔離元件S，安置於上層結構與下層結構之間，使得上層壓阻材料層PZ1與下層壓阻材料層PZ2之間，具有一個事先定義好的狹縫空間21。圖中係將隔離元件S，安置於上層電路E1與下層電路E2之間。

圖5.　是圖3的BB’ 剖面視圖

圖5顯示上層軟性基材10的中間開口11裸露出下層連接電路E22。下層連接電路E22係用以連接左右兩個單元的下層電路E2。

圖6A~6B.　是本技藝上層結構製程示意圖

圖6A顯示上層軟性基材10的下表面10B，設置在左右兩個單元產品分別製作一個上層電極E1，每一單元的上層電極E1的面積至少涵蓋一個打擊區域P的大小。上層軟性基材10中間設置一個開口11；左右兩個上層電極E1中間設置有延伸電路E11，延伸至開口11附近。。

圖6B顯示上層電極E1上面，設置一層上層壓阻材料層PZ1，每一單元的上層壓阻材料層PZ1的面積至少涵蓋一個打擊區域P的大小。

圖7A~7B.　是本技藝下層結構製程示意圖

圖7A顯示下層軟性基材20的上表面20T，設置左右兩個單元的下層電極E2，每一單元的下層電極E2的面積至少涵蓋一個打擊區域P的大小。左右兩個單元的下層電極E2中間設置有一段獨立的上層連接電路E12以及一段下層連接電路E22。上層連接電路E12係在後續，用來連接左右兩個打擊區域P的上層電路E1；下層連接電路E22係電性耦合至左右兩個單元的下層電路E2。

圖7B顯示下層電極E2上面，設置一層下層壓阻材料層PZ2，每一單元的下層壓阻材料層PZ2的面積至少涵蓋一個打擊區域P的大小。

圖8A~8B.　是本技藝上層結構與下層結構壓合時的CC' 與DD' 截面示意圖

圖8A係將圖6B左右反轉，以上層壓阻材料層PZ1向下壓合至圖7B的狀況，圖8A顯示圖6B上層結構的CC' 剖面壓合至圖7B下層結構的DD' 剖面分解圖。一個隔離單元S被安置在上層結構與下層結構中間。隔離單元S的用途是要將上層壓阻材料層PZ1與下層壓阻材料層PZ2相隔開，以產生一個事先設定好的狹縫空間21。左右兩個單元的上層延伸電路E11會壓合至上層連接電路E12，致使兩個單元的上層電路E1藉由上層連接電路E12而相互電性耦合。

圖8B係顯示圖8A壓合以後的結構，左右兩個單元，中間有上層連接電路E12自開口11裸露。上層連接電路E12係將左右兩個單元的上層電極E1的延伸電路E11相電性耦合，也就是將左右兩個單元的上層電極E1電性耦合。

圖9A~9B.　是本技藝上層結構與下層結構壓合時的EE' 與FF' 截面示意圖

圖9A係將圖6B左右反轉，以上層壓阻材料層PZ1向下，壓合至圖7B的狀況，圖9A顯示圖6B上層結構的EE' 剖面壓合至圖7B下層結構的FF' 剖面分解圖。一個隔離單元S被安置在上層結構與下層結構中間。隔離單元S的用途是要將上層壓阻材料層PZ1與下層壓阻材料層PZ2相隔開，以產生一個事先設定好的狹縫空間21。

圖9B係顯示圖9A壓合以後的結構，左右兩個單元，中間有下層連接電路E22自開口11裸露。下層連接電路E22左邊電性耦合至左邊單元的下層電極E2，下層連接電路E22右邊電性耦合至右邊單元的下層電極E2，

圖10.　是圖8B或是圖9B切割成為兩單元示意圖

將圖8B或是圖9B的左右兩個單元的半成品，依據中央切割線C加以切割之後，便可以獲得兩個單元DR2。圖示顯示兩個單元DR2中央處，裸露出上層電極連接電路E12與下層電極連接電路E22。

圖11.　是本技藝一單元與電路單元結合示意圖

圖中顯示本技藝的上層電極E1與下層電極E2的設計示意圖；將上層電極E1的連接電路E12與下層電極E2的連接電路E22，分別電性耦合至電路系統30。電路系統30若是將打擊力量轉換成為鼓聲自揚聲器40輸出，便構成軟性電子鼓。電路系統30若是將打擊力量轉換成為鈸聲自揚聲器40輸出，便構成軟性電子鈸。電路系統30包含：訊號-壓力轉換單元301，以將打擊訊號藉著壓阻感測單元轉換成為壓力訊號；壓力-聲音轉換單元302，以將壓力訊號轉換成為聲音訊號；聲音輸出單元303，以將對應的聲音訊號輸出至外部的楊聲器40，楊聲器40便會發出對應的鼓聲或是鈸聲。

圖12.　是本技藝應用於木琴示意圖

將本產品製成木琴捲XR時，展開來便可以當做軟性電子木琴X2樂器加以演奏。產品製作時，可以在「上層結構」製作類似傳統木琴的多條打擊用的模擬金屬條XP，第一條模擬金屬條XP電性耦合至電路系統30使對應產生Do音自揚聲器40輸出、第二條模擬金屬條XP電性耦合至電路系統30使對應產生Re音自揚聲器40輸出、第三條模擬金屬條XP電性耦合至電路系統30使對應產生Mi音自揚聲器40輸出...依次類推；當以打擊棒XST打擊模擬金屬條XP時，便可以在揚聲器40產生對應的Do、Re、以及Mi的木琴聲音。整體結構原理類似前面電子鼓的結構，只是每一條金屬條XP分作一條獨立的上層電極且分別以導線L電性連接到電路系統30中加以處理。

圖13.　是本技藝電子鼓另一實施例

圖中顯示一個雙頻電子鼓設計，將上層電路劃分成為兩個區域，即是：一個周邊電極E101與中心電極E102，兩個電極區域分別製作於上層基材的下方，周邊電極E101與中心電極E102中間存在一個間隔26使得周邊電極E101與中心電極E102的電性各自獨立。周邊電極E101具有一個連接電路E121，中心電極E102具有一個連接電路E122。將上層電極中的連接電路E121、E122分別電性耦合至電路系統300。圖13的下層結構與前面的實施例的下層結構類似，電極E2將下層電極E2的連接電路E22電性耦合至電路系統300。經過電路系統300處理以後，周邊電極E101結合上下結構，構成第一打擊區域，對應產生第一音頻，中心電極E102結合上下結構，構成第二打擊區域，對應產生第二音頻，構成雙頻電子鼓。

電路系統300包含有第一音頻系統301與第二音頻系統302，第一音頻系統301係處理第一打擊區域之訊號，並且輸出第一音頻；第二音頻系統302，係處理第二打擊區域之訊號，並且輸出第二音頻，構成雙頻軟性電子鼓。

第一音頻系統301包含：訊號-壓力轉換單元3011，以將受壓訊號轉換成為壓力訊號；壓力-聲音轉換單元3021，以將壓力訊號轉換成為聲音訊號；聲音輸出單元3031，以將對應的聲音訊號輸出至外部的楊聲器40，楊聲器40便會發出對應的第一音頻。第二音頻系統302包含：訊號-壓力轉換單元3012，以將受壓訊號轉換成為壓力訊號；壓力-聲音轉換單元3022，以將壓力訊號轉換成為聲音訊號；聲音輸出單元3032，以將對應的聲音訊號輸出至外部的楊聲器40，楊聲器40便會發出對應的第二音頻。

圖13係以雙電路區域E101與E102作為範例說明，製作出雙頻電子鼓或是鈸，依據同一原理，可以製作出更多區域分別對應輸出不同頻率的多頻電子鼓或是鈸。

圖14.　是本技藝應用於電子琴示意圖

圖14的原理類似於圖12的木琴結構，圖14是將模擬鍵盤PI製成鋼琴鍵盤，當以手指按壓模擬鍵盤PI時，便可以發出對應的鋼琴聲音。模擬鍵盤PI中的每一條按鍵分別電性耦合到電路系統30，而輸出對應的音頻；例如七個按鍵分別輸出Do、Re、Mi、Fa、So、Ra、Si、Do音。

本技藝的軟性基材，可以使用聚合物薄膜、紙張、皮革、以及布材。應用之一便是製作在衣服上面，當一個人穿了一件附帶有軟性電子壓阻樂器的衣服時，便可以隨時在衣服上敲擊產生鼓聲、鈸聲、或是樂音。

前述描述揭示了本技藝之較佳實施例以及設計圖式，惟，較佳實施例以及設計圖式僅是舉例說明，並非用於限制本技藝之權利範圍於此，凡是以均等之技藝手段實施本技藝者、或是以下述之「申請專利範圍」所涵蓋之權利範圍而實施者，均不脫離本技藝之精神而為申請人之權利範圍。

10．．．上層軟性基材

10T．．．上層軟性基材上表面

10B．．．上層軟性基材下表面

11．．．開口

20．．．下層軟性基材

20T．．．下層軟性基材上表面

20B．．．下層軟性基材下表面

21．．．狹縫空間

26．．．空間

30,300．．．電路系統

301,3011,3012．．．第一音頻處理系統

302,3021,3022．．．第二音頻處理系統

303,3031,3032．．．第二音頻處理系統

40．．．揚聲器

E101．．．上層電極

E102．．．上層電極

E1．．．上層電極

E11．．．延伸電路

E12．．．上層電極連接電路

E121．．．上層電極連接電路

E122．．．上層電極連接電路

E2．．．下層電極

E22．．．下層電極連接電路

DR2．．．軟性電子鼓

P．．．打擊區域

PZ1．．．上層壓阻材料層

PZ2．．．下層壓阻材料層

R．．．軟性電子鼓捲

S．．．隔離單元

ST．．．鼓棒

X2．．．軟性電子木琴

XR．．．軟性電子木琴捲

XP．．．模擬金屬鍵

X3．．．軟性電子琴

XST．．．打擊棒

RP．．．軟性電子琴捲

PI．．．模擬電子琴鍵

圖1.　是先前技藝立體圖

圖2.　是本技藝立體圖

圖3.　是本技藝製程半成品頂面視圖

圖4.　是圖3的AA’ 剖面視圖

圖5.　是圖3的BB’ 剖面視圖

圖6A^~ 6B.　是本技藝上層結構製程示意圖

圖7A^~ 7B.　是本技藝下層結構製程示意圖

圖8A^~ 8B.　是本技藝上層結構與下層結構壓合時的CC’ 與DD’ 截面示意圖

圖9A^~ 9B.　是本技藝上層結構與下層結構壓合時的EE’ 與FF’ 截面示意圖

圖10.　是圖8B或是圖9B切割成為兩單元示意圖

圖11.　是本技藝一單元與電路單元結合示意圖

圖12.　是本技藝應用於木琴示意圖

圖13.　是本技藝電子鼓另一實施例

圖14.　是本技藝應用於電子琴示意圖

30．．．電路系統

40．．．揚聲器

DR2．．．軟性電子鼓

P．．．打擊區域

ST．．．鼓棒

R．．．軟性電子鼓捲

Claims (15)

1. 一種軟性電子壓阻樂器，包含：(1)上層結構，更包含：上層軟性基材；上層電路層，安置於前述之上層軟性基材下方；上層壓阻材料層，安置於前述之上層電路層下方；(2)下層結構，更包含：下層軟性基材；下層電路層，安置於前述之下層軟性基材上方；下層壓阻材料層，安置於前述之下層電路層上方；(3)隔離元件，安置於前述之上層結構與前述之下層結構之間，使得前述之上層壓阻材料層與前述之下層壓阻材料層之間，具有一個事先定義好的狹縫空間；以及(4)電路單元，電性耦合至前述之上層電路層以及前述之下層電路層，以將壓力訊號轉換成為聲音訊號者。
2. 如申請專利範圍第1項所述之一種軟性電子壓阻樂器，所述之電路單元更包含：訊號壓力轉換單元，電性耦合至前述之上層電路層以及前述之下層電路層；壓力聲音轉換單元，電性耦合至前述之訊號壓力轉換單元；以及聲音輸出單元，電性耦合至前述之壓力聲音轉換單元。
3. 如申請專利範圍第2項所述之一種軟性電子壓阻樂器，更包含：揚聲器，電性耦合至前述之聲音輸出單元。
4. 如申請專利範圍第1項所述之一種軟性電子壓阻樂器，其中所述之軟性基材，係選自於下述族群中的一種：聚合物薄膜、紙張、皮革、以及布材。
5. 如申請專利範圍第1項所述之一種軟性電子壓阻樂器，其中所述之上層電路層形狀係呈鼓的形狀，且所述之聲音訊號為鼓聲。
6. 如申請專利範圍第1項所述之一種軟性電子壓阻樂器，其中所述之上層電路層形狀係呈鈸的形狀，且所述之聲音訊號為鈸聲。
7. 如申請專利範圍第1項所述之一種軟性電子壓阻樂器，其中所述之上層電路層形狀係呈木琴的形狀，且所述之聲音訊號為木琴聲。
8. 如申請專利範圍第5項所述之一種軟性電子壓阻樂器，其中所述之鼓的形狀，係選自於下述族群中的一種：方形、矩形、圓形、以及多邊形。
9. 如申請專利範圍第1項所述之一種軟性電子壓阻樂器，其中所述之上層電路層更包含：第一電路區域，電性耦合至所述之電路單元，對應輸出第一音頻；以及第二電路區域，電性耦合至所述之電路單元，對應輸出第二音頻。
10. 如申請專利範圍第9項所述之一種軟性電子壓阻樂器，其中所述之第一電路區域與第二電路區域，係呈同心結構。
11. 如申請專利範圍第9項所述之一種軟性電子壓阻樂器，其中所述之第一電路區域係包圍在所述之第二電路區域外圍者。
12. 如申請專利範圍第1項所述之一種軟性電子壓阻樂器，其中所述之上層電路層形狀係呈鋼琴的形狀，且所述之聲音訊號為鋼琴聲。
13. 如申請專利範圍第1項所述之一種軟性電子壓阻樂器，整體厚度不超過300um。
14. 如申請專利範圍第12項所述之一種軟性電子壓阻樂器，未使用時，可以捲曲成圓筒狀蒐藏者。
15. 一種軟性電子壓阻樂器，包含：(1)上層結構，更包含：上層軟性基材，具有一個打擊區域；上層電路層，安置於前述之上層軟性基材下方，對準於前述之打擊區域，面積至少涵蓋前述之打擊區域之面積大小；上層壓阻材料層，安置於前述之上層電路層下方，對準於前述之打擊區域，面積至少涵蓋前述之打擊區域之面積大小；(2)下層結構，更包含：下層軟性基材；下層電路層，安置於前述之下層軟性基材上方，對準於前述之打擊區域，面積至少涵蓋前述之打擊區域之面積大小；下層壓阻材料層，安置於前述之下層電路層上方，對準於前述之打擊區域，面積至少涵蓋前述之打擊區域之面積大小；(3)隔離元件，安置於前述之上層結構與前述之下層結構之間，使得前述之上層壓阻材料層與前述之下層壓阻材料層之間，具有一個事先定義好的狹縫空間；以及(4)電路單元，電性耦合至前述之上層電路層以及前述之下層電路層，以將打擊區域接收到的壓力轉換成為聲音訊號。