专利名称：压力传感器和数据输入设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种能够输入操作信息和适合应用于用于输入
演奏信息(performance information)的演奏信息專俞入i殳备的压力传感器和数据输入设备。
背景技术：
图25是示出例如在日本专利2944042中公开的传统上已知的电子打击乐器中采用的压力传感器的例子的剖面图。图25中示出的压力传感器20 0包括以圓形的、如绝缘膜等绝缘体210的形式的最下层。例如由碳形成的圓形的阻抗面211附接至绝缘体210的上表面。在阻抗面211上并且沿阻抗面211的周边设置环形的电才及213,并在阻抗面211的中心处i殳置另一电才及212。以两者之间设置有预定间隔的方式在阻抗面211上设置压敏电阻元件215。为了4是供这种预定间隔，在阻抗面211和压壽丈电阻元件215之间插入环形间隔物214。圆形的电极216附4妻至压敏电阻元件215的上表面。此外，由挠性膜形成的圓形击打面217附接至电极216的上表面。在利用棒击打以上述方式构成的压力传感器200的击打面217时，击打面217、电才及216和压壽丈电阻元件215中与击打位置相对应的位置弯曲，使得压敏电阻元件215接触阻抗面211。
图26示出电才及212、 213和216之间的等效电路，其中R1表示压每文电阻元件215的电阻值。此外，R2和R3表示阻抗面211的电阻值。电阻值R2和电阻值R3之间的4妄点d是压敏电阻元件215弯曲以^接触阻抗面211的击打位置。即，压壽1电阻元件215的电阻值R1根据棒的击打强度而变化，并且电极212与213之间的电阻值R2和R3之间的比率根据击打位置而变化。为了检测这 些电阻值R1、 R2和R3的变化，将电极212、 213和216连接至强 度/位置分离电路220。在强度/位置分离电路220中，将电阻值 固定的电阻连接至电极212和213以构建桥接电路，并且在桥接 电路和电才及216之间连4妄恒定电流源。这样，通过测量电极213 两端的电压来检测击打位置，并且通过测量桥接电路和电极216 之间的电压来检测击打强度。
然后，基于检测出的击打强度和击打位置的信息来控制未 示出的发音器(tone generator), /人而生成与击打强度和击打4立 置相对应的音。通过扬声器来放大和可听见地发出由此生成的 音。
然而，在通过电阻变化来输入演奏信息的传统已知的压力 传感器中，由于不容易使阻抗面211具有均匀的导电率，因此不 能提高击打位置的检测精确度。此外，由于需要花费大量的时 间来根据多个电极的电压值检测包括击打强度和击打位置的信 息的演奏信息，这将从而导致慢的响应速度。因此，在利用棒
高速地反复击打该击打面217时，压力传感器200的检测能力可 能不能适当地跟随高速的击打。此外，由于需要大面积的昂贵 的压敏电阻元件215，因此可能增加必需的制造费用。此外，在 向击打面217的两个或更多个位置同时施加击打力时，传统的压 力传感器200不能够适当地响应或反应。
代替电阻变化，还可以想到使用电容变化来输入演奏信息 的压力传感器。这种使用电容变化的压力传感器(即，基于电容 变化的压力传感器)可以省略阻抗面和压每丈电阻元件。此外，对 于检测击打强度和击打位置的信息的方式，基于电容变化的压 力传感器在原理上不同于使用电阻变化的传统的压力传感器 (即，基于电阻变化的压力传感器)，并由此能够避免传统的压
9力传感器的不便性。注意，基于电容变化的压力传感器所使用
的电容是通过相对电纟及产生的电容；即，电容由于相对电极之 间的间隔响应于演奏信息的输入的变化而发生变化。然而，由 于在人体的某些部位或金属等接近电极时电容变化，因此这种
灵敏度。此外，利用这种电容变化在不同的击打位置之间无差 异的基于电容变化的压力传感器，难以检测不同的击打位置。
发明内容
考虑到前述问题，本发明的目的在于提供一种可靠地抵抗 外部干扰的使用电容变化的改进型压力传感器，以及使用这种 改进型压力传感器来输入操作信息、演奏信息等的数据输入设 备。
本发明的另 一 目的在于提供一种能够容易地检测施压位置 的使用电容变化的改进型压力传感器，以及使用这种改进型压 力传感器来输入操作信息、演奏信息等的数据输入设备。
根据本发明的一个方面，提供了一种改进型压力传感器， 包括接地的、平面状的可移动电极；平面状的固定电极，其 具有以与所述可移动电极隔开预定间隔的方式与所述可移动电 极相对的一个表面，所述可移动电才及和所述固定电极一起构成 电容元件；以及接地的屏蔽导体，其以与所述固定电极的另一 表面隔开预定间隔的方式与所述固定电极的另 一表面相对。在 此，在向所述可移动电极施加压力时，所述电容元件的电容随 着所述可移动电;f及的移位而改变，并且基于所述电容元件的电 容，从所述固定电极输出与所述压力相对应的信号。
通过提供接地的、平面状的可移动电极，具有以与可移动电^L隔开预定间隔的方式与可移动电才及相对的一个表面的固定 电极，以及以与固定电才及的另 一表面隔开预定间隔的方式与固 定电极的另 一表面相对的接地的屏蔽导体，被配置为输出表示 在向可移动电才及施加压力以部分地移位可移动电才及时产生的电 容部的电容变化的电容变化信息的固定电极夹在接地的可移动 电极和接地的屏蔽导体之间。固定电极能够适当地抵抗外部干 扰并由此能够以提高的灵敏度工作。此外，通过构造具有多个 分割电极的固定电极，能够以提高的精确度和速度来检测击打 位置，从而本发明的压力传感器能够实现提高的响应速度并由 此适当地跟随高速重复的输入。此外，本发明的压力传感器在 结构上非常简单，并从而能够以低成本进行制造。此外，即使 在向两个或更多个位置同时施加击打力时，本发明的压力传感 器也能够适当地响应。
根据本发明的另一方面，提供了一种改进型压力传感器， 包括平面状的可移动电极；以及平面状的固定电极，其以与 所述可移动电才及隔开预定间隔的方式与所述可移动电才及相对， 并且具有多个分割电才及，所述可移动电极和所述多个分割电极
中的各个分割电极一起构成电容元件，其中，在向所述可移动 电极施加压力以使所述可移动电极移位时，将基于所述电容元 件的电容而从所述多个分割电极输出的信号相加，从而输出所 述信号的总和，作为表示所述压力的强度的传感器输出信号， 并且输出表示所述分割电极中输出了在从所述多个分割电极输 出的信号中具有最大电平的信号的特定分割电极的位置的位置 信息，作为表示所述可移动电极中施加了所述压力的位置的施 压位置信息。
通过提供平面状的可移动电极和以与可移动电极隔开预定 间隔的方式与可移动电极相对的并具有多个分割电极的平面状的固定电才及，在向可移动电才及施加压力时，可以通过将从多个 分割电极输出的信号相加来提供传感器输出信号。并且，可以 通过检测分割电极中输出了在从多个分割电极输出的信号中具 有最大电平的信号的特定分割电极来检测可移动电极中施加了 压力的施压位置。此外，当从分割电才及中的两个邻近分割电相_ 输出两个信号时，根据这两个信号各自的电平来计算两个邻近 分割电极之间的边界部位中的位置。
根据本发明的又一方面，提供了一种改进型压力传感器，
包括接地的、平面状的第一可移动电极；平面状的第二可移 动电极，其具有经由挠性的第一间隔物与所述第一可移动电极 相对的一个表面，所述第一可移动电^f及和所述第二可移动电极 一起构成第一电容元件；以及接地的屏蔽导体，其经由挠性的 第二间隔物与所述第二可移动电极的另 一表面相对，所述第二
可移动电极和所述屏蔽导体一起构成第二电容元件，其中，在 向所述第一可移动电极施加压力时，仅所述第一可移动电极移 位从而仅改变所述第一电容元件的电容，或者所述第一可移动 电极和所述第二可移动电极两者都移位从而改变所述第 一电容 元件和所述第二电容元件两者的电容，并且基于所述第一电容 元件和所述第二电容元件的电容，从所述第二可移动电极输出 与施加至所述第 一可移动电^l的压力相对应的信号。
根据本发明的再一方面，提供了一种改进型压力传感器， 包括接地的、平面状的第一可移动电极；第二可移动电极， 其设置在平面状的、挠性的绝缘构件的表面上，并且经由挠性 的第一间隔物与所述第一可移动电^l相对，所述第一可移动电 极和所述第二可移动电极一起构成第 一 电容元件；第三可移动 电极，其设置在所述绝缘构件的下表面上；以及接地的屏蔽导 体，其经由挠性的第二间隔物与所述第三可移动电极相对，所迷第三可移动电极和所述屏蔽导体一起构成第二电容元件，其 中，在向所述第一可移动电极施加压力时，仅所述第一可移动 电极移位从而仅改变所述第一电容元件的电容，或者所述第一 可移动电极、所述第二可移动电极和所述第三可移动电极都移 位从而改变所述第 一 电容元件和所述第二电容元件两者的电 容，并且基于所述第一电容元件的电容从所述第二可移动电极 输出第一信号，并基于所述第二电容元件的电容从所述第三可 移动电极输出第二信号，将所述第一信号和所述第二信号相加 从而输出所述第 一 信号和所述第二信号的总和。
根据本发明的再一方面，提供了 一种改进型压力传感器，
包括平面状的第一可移动电极；平面状的第二可移动电极， 其具有经由挠性的第 一 间隔物与所述第 一 可移动电极相对的一 个表面，并且具有多个块电极，所述第一可移动电极和所述多 个块电极中的各个块电极一起构成第一电容元件；以及导体， 其经由挠性的第二间隔物与所述第二可移动电极的另 一表面相 对，并且与所述第一可移动电极相连接，所述第二可移动电极 的所述多个块电极中的各个块电极和所述导体一起构成第二电 容元件，其中，在向所述第一可移动电极施加压力时，仅所述 第一可移动电极移位从而仅改变所述第 一电容元件的电容，或 者所述第一可移动电极和所述第二可移动电4及两者都移位从而 改变所述第一电容元件和所述第二电容元件两者的电容，以及 将与所述第 一 电容元件和所述第二电容元件的电容相对应地从 所述多个块电极输出的信号相加，从而输出所述信号的总和， 作为传感器输出信号，并且输出表示所述块电极中输出了在从 所述多个块电极输出的信号中具有最大电平的信号的特定块电 极的位置的位置信息，作为表示所述第一可移动电极中施加了 所述压力的位置的施压位置信息。
13根据本发明的再一方面，提供了一种数据输入设备，其被 配置为响应于根据如上所述的压力传感器的操作而输入操作信 自、
如下将说明本发明的实施例，但是应当注意，本发明不限 于所说明的实施例，并且在不背离基本原理的情况下本发明的 各种变形都是可以的。因此，仅由所附权利要求书来确定本发 明的范围。
为了更好地理解本发明的目的和其它特征，在下文参考附
图将更详细地i兌明本发明的优选实施例，其中
图l是示出本发明第 一 实施例的压力传感器的结构的剖面 正视图2是第一实施例的压力传感器的立体图3是第一实施例的压力传感器的分解图4是示出在第 一 实施例的压力传感器中采用的双面胶带 的结构的俯;现平面图5是示出应用了第 一 实施例的压力传感器的电子打击乐 器的结构的框图6是示出在图5中示出的电子打击乐器的等效电路的图7是在图5中示出的电子打击乐器的剖面图8是示出如何检测第 一 实施例的压力传感器的击打位置 和击打强度的图9是示出本发明第二实施例的压力传感器的结构的剖面 正视图IO是示出在第二实施例的压力传感器中釆用的印刷膜 (print film)的结构的俯:规平面图；图ll是示出在第二实施例的压力传感器中采用的印刷膜的
结构的仰视平面图12是示出在第二实施例的压力传感器中采用的印刷膜的 结构的侧视图13是示出在第二实施例的压力传感器中采用的印刷膜的 变形例的俯:枧平面图14是图13的变形印刷膜的仰视平面图； 图15是图13的变形印刷膜的侧视图16是示出本发明第三实施例的压力传感器的结构的剖面 正视图17是说明在向第 时其如何反应的图18是说明在向第 其如何反应的图19是说明在向第 其如何反应的图20是说明在向第 时其如何反应的图21是示出第三实施例的压力传感器的输出特性的图22是示出第三实施例的压力传感器的变形例的结构的剖 面正^L图23是示出本发明第四实施例的压力传感器的剖面正视
图2 4是示出在第四实施例的压力传感器中采用的印刷膜的 结构的俯—见平面图2 5是在传统已知的电子打击乐器中采用的压力传感器的 例子的剖面图；以及
三实施例的压力传感器施加极小的压力 三实施例的压力传感器施加小的压力时 三实施例的压力传感器施加大的压力时 三实施例的压力传感器施加极大的压力图26是示出图25的压力传感器的等效电路的图。
具体实施例方式
本发明的压力传感器不仅可以应用于用于输入操作信息的 如游戏机或连接至游戏机的控制器等输入设备，而且可以应用 于用于如电子鼓等电子打击乐器的演奏信息输入设备。应用了 本发明的压力传感器的输入设备和演奏信息输入设备均是本发 明的数据输入设备。在下文，将给出关于可应用于演奏信息输 入设备的本发明的压力传感器的详细说明。图l是示出本发明第 一实施例的压力传感器l的结构的剖面正视图，图2是示出压力 传感器的结构的立体图，并且图3是压力传感器1的分解图。
图1至图3中示出的第一实施例的压力传感器1是适合应用 于如电子鼓等电子打击乐器的演奏信息输入设备。第 一 实施例 的压力传感器1的外侧或上表面上配置有盘状的垫10,该塾IO 提供用于利用棒100等进行击打的击打面。优选地，由如具有闭 孔(closed cells)的树脂泡沫等弹性材料形成该垫10,使得演奏者 能够获得与在击打声学鼓(acoustic drum)时的大致相同的感觉。 垫10下方或下表面附接有薄的、圆形的、平面状的树脂膜12, 在该树脂膜12的上表面上形成有可移动电极11。树脂膜12由如 PET(聚对苯二曱酸乙二醇酯)等绝缘材料形成，并且通过气相沉 积等方式在树脂膜12的整个上表面上形成可移动电极U。
树脂膜12和其上形成有固定电极15的圆形、平面状的印刷 电路板14借助于薄的、圆形的双面胶带13相互附接。如在图4 中例示，圆形的双面胶带13具有按垂直和水平阵列以预定间距 形成在其中的大量矩形凹槽13a。可选择地，矩形凹槽13a可以 按大致的同心结构以预定间距形成在圆形的双面月交带13中。双 面胶带13以其上表面附接至树脂膜12的下表面，并以其下表面附接至印刷电路板14的形成有固定电极15的上表面。印刷电路 板14是如玻璃环氧板等电绝缘板。如在图3和图5中所示，通过 印刷或蚀刻的方式将固定电才及15形成在印刷电赠4反14的一个表 面上，并且该固定电极15包括同心布置的四个环状的分割电极 15a 15d。在印刷电路寿反14上设置用于输出来自第 一分割电极 15a至第四分割电极15d的信号的端子部14a。设置在印刷电路板 14上的固定电才及15可以包4舌5个或更多个环状的分割电才及而不 限于仅4个环状的分割电极。
此夕卜，将例如由金属形成的导电屏蔽电极(conductive shield electrode)16附接至印刷电鴻^反14的下表面。由于固定电 极15夹在屏蔽电极16和可移动电极ll之间并且屏蔽电极16和可 移动电极11两者都4妻地，因此固定电才及15#皮两个电极16和11所 屏蔽。这样，即使当用户或操作人员的手接近压力传感器l时， 也不会从包括第一分割电极15a至第四分割电才及15d的固定电极 15输出信号；以这种方式，压力传感器l能够可靠地抵抗外部干 扰。此外，双面胶带13还用作间隔物，以使可移动电极ll和固 定电才及15以孩i小的间隙或间隔;波此相对。此外，在可移动电极 11与固定电才及15的各个分割电极15a至15d之间产生电容。例如， 压力传感器l具有约为240nm的外部直径，树脂膜12具有约为 10^im的厚度，并且双面胶带13具有约为170inm的厚度。此外， 形成每个大小约为8mmx8mm的矩形凹槽13a，其中，每对邻近 凹槽的中心之间的间距约为10mm。即，形成双面胶带13,从而 在各个矩形凹槽13a的周围留有每个约为2mm的胶带13的行。注 意，在示出第一实施例l的各个附图中，为了便于理解，与它们 实际厚度(高度)相比，将各个组件的厚度(高度)显示为放大或夸 大。
在以上述方式构造的第 一 实施例的压力传感器1中利用棒
17100来击打垫10时，垫10的击打部位向下移位或弯曲，由此形成 在挠性树脂膜12上的可移动电极11也向下移位或弯曲。可移动 电极ll中因此弯曲的部位陷入矩形凹槽13a中的某一凹槽中，佳_ 得可移动电极ll的弯曲部位与固定电极15的第 一分割电极15a 至第四分割电极15d中的相应一个之间的间隔缩小。在这种情况 下，可移动电才及ll的弯曲部位与固定电才及15之间的间隔可以缩 小至约10nm，这与挠性树脂膜12的厚度相等。但是，即使当可 移动电极11的弯曲部位与固定电极15之间的间隔缩小至约 lO(im时，也能够依靠置于可移动电才及ll的弯曲部位与固定电极 15之间的挠性树脂膜12来维持可移动电极11的弯曲部位与固定 电极15之间的适当的绝纟彖。即，由于可移动电才及ll与分割电极 15a 15d之间的间隔缩小或变窄，因此可移动电极ll与分割电极 15a 15d之间的电容变化，使得经由端子部14a中与分割电极 15a 15d相对应的端子输出与变化的电容相对应的输出信号。
在这种情况下，可移动电极11的弯曲量与利用棒10 0击打垫 10的击打强度大致成比例，并且可移动电极11与相应的分割电 极15a 15d之间的间隔根据弯曲量而缩小。这样，分割电极 15a 15d的输出信号具有与利用棒100击打垫10的击打强度相对 应的电平。由于可移动电4及11的弯曲部位与分割电极15a 15d 之间的间隔可以缩小至约10pm并且固定电4及15^皮屏蔽以4氐抗 外部干扰，因此可以增加压力传感器的动态范围。此外，仅从 第 一分割电极15a至第四分割电极15d中与垫10的被棒100击打 的部位相对应的分割电极输出与击打强度相对应的输出信号， 还可以通过冲企测第一分割电极15a至第四分割电才及15d中输出了 表示击打的输出信号的分割电极来检测击打位置，该输出信号 例如是表示从分割电极15a 15d输出的信号中具有最大电平的 输出信号。图5是示出应用了第一实施例的压力传感器l的电子打击乐
器的结构的框图，其中针对压力传感器l仅示出了印刷电路板14。
电引线从印刷电路板14的一个表面上以同心环结构形成的 固定电极15的第一分割电极15a至第四分割电极15d中的各个分 割电极延伸至端子部14a。更具体地，在端子部14a中，从第一 分割电极15a延伸出的电引线经由电阻器R1连接至电源+V并连 接至第一放大器Al,从第二分割电极15b延伸出的电引线经由 电阻器R2连接至电源十V并连接至第二放大器A2 ，从第三分割 电极15c延伸出的电引线经由电阻器R3连接至电源+V并连接至 第三放大器A3，并且从第四分割电极15d延伸出的电引线经由 电阻器R4连接至电源+V并连接至第四放大器A4。即，经由电 阻器R1 R4将第一分割电极15a至第四分割电极15d上拉至电源 +V,并且由此，当第一分割电极15a至第四分割电极15d与可移 动电极ll之间的电容变化时，乂人固定电才及15输出与变化的电容 相对应的电4言号。
经由A/D转换器20将从第 一分割电极15a至第四分割电极 15d输出的信号均转换成数字信号。CPU(中央处理单元)21对从 A/D转换器20输出的数字信号进行处理，以检测利用棒10击打 压力传感器l时的击打强度和击打位置。优选地，环状的第一分 割电极15a至第四分割电极15d均具有相等面积；然而，在不能 够将这些分割电极形成为具有相等面积的情况下，为CPU21设 置用于补偿分割电极15a 15d的不同面积的补偿表21a。即，在 第 一 分割电极15 a至第四分割电极15 d的面积不相等的情况下， 即使施加了相同的击打力，具有小面积的各个分割电极将呈现 大的电容变化率而具有大面积的各个分割电极将呈现小的电容 变化率；即，在这种情况下，即使对于相同的击打力，在分割电极15a 15d之间输出信号电平也有所差异。因此，在第一分割 电极15a至第四分割电极15d的面积不相等的情况下，使用补偿 表21a来补偿不同的面积，使得尽管面积不同也可以将相同的击 打力检测为相同的击打强度。此外，CPU21检测或识别第一分 割电极15a至第四分割电极15d中输出了在从分割电极15a 15d 输出的信号中具有最大电平的信号的分割电极，以由此检测击 打位置。并且，可以通过将/人第一分割电才及15a至第四分割电极 15d输出的信号相加来获得击打强度。
然后，C P U 21将检测出的击打位置和击打强度的信,包、给送 至发音器22。发音器22从存储器22a中依次读出与检测出的击打 位置相对应的音色的音波形数据，并对所读出的音波形数据赋 予与检测出的击打强度相对应的包络，从而生成音。在发音器 22的存储器22a中，预存储了与不同类型的音和音高相对应的各 种音波形数据。注意，可以根据需要将与如乐音类型、音量、 音高和乐音质量等音因素至少之一有关的参数分配给作用在垫 IO上的多个击打位置和/或多个击打强度的范围。在这种情况 下，可以根据在已击打垫10时检测出的击打位置和/或击打强度 并根据分配给所检测出的击打位置和/或击打强度的音因素参 数来生成音。以这种方式，可以获得与通过击打声学鼓而生成 的音类似的音。在经由放大器23放大之后通过扬声器(SP)24可 听见地放出由此获得的音。
图6是示出在图5中示出的电子打击乐器2的等效电路的图。 在图6中，由虚线围绕的部分表示印刷电路板14的等效电路， Cl表示可移动电极ll和第一分割电路15a之间的电容器，C2表 示可移动电极ll和第二分割电路15b之间的电容器，C3表示可 移动电极ll和第三分割电路15c之间的电容器，并且C4表示可 移动电极ll和第四分割电路15d之间的电容器。在平稳状态下，电容器C1 C4经由与其串联的各个电阻器R1 R4通过电源+V保
变化，则电阻器R1和电容器C1之间的连接点处的电位降低，由 此将经由电阻器R1对电容器C1进行充电。将电阻器R1和电容器 Cl之间的连接点处的这种电位变化经由第 一放大器A1放大为 电信号，然后将其供给至A/D转换器20。信号的电平与电容器 Cl的电容变化率大致成比例，并且利用棒100对垫10的击打越 猛烈，从A/D转换器输出的信号的电平越大。
图7是示出电子打击乐器2的结构的例子的剖面图。在所示 出的例子中，电子打击乐器2是电子鼓，其中在由木头或金属形 成的圆柱形主体30的上端部分设置压力传感器1,并将圓柱形底 板31固定至主体30的下端部分。将几个L形装配构件(配件)33 以倒置的方向固定于主体30的上端内侧表面部分，其中各个L 形装配构件33的横向上端部分向内突出以配合在由橡胶等形成 的环形减震构件32中形成的沟槽。在这种情况下，该沟槽形成 于环形减震构件32的外表面的大致垂直中间区域处。此外，形 成压力传感器1的最下层的屏蔽电极16优选为几毫米的金属板， 并且，与L形装配构件33相对应地，将几个Z形装配构件(配件)34 固定至屏蔽电才及16的下方或下表面。通过Z形装配构件34的向 外突出的下方横向部分来在减震构件32的下侧支撑减震构件 32，并将该减震构件32保持或夹在L形装配构件33与Z形装配构 件34之间。以使主体30的上端边缘和压力传感器1的下侧边缘以 微小的间隔彼此相对的方式来支撑主体30和压力传感器1。这 样，即使在利用棒100击打压力传感器1时，也可通过减震构件 32防止主体30和压力传感器1相互接触。换句话说，通过减震构 件32的作用，任何施加至主体30的冲击都不会传递至压力传感 器l。底板31可以安装在如鼓支撑三角支架等的鼓支撑腿上。接着，参考图8，将给出关于CPU 21检测击打位置和击打 强度的方式的说明。图8是压力传感器1的局部放大图，其特别 示出在利用棒100击打第一分割电极15a和第二分割电极15b之 间的边界部位时压力传感器l的反应。这里，假设利用棒100在 位于邻近的第一分割电极15a和第二分割电极15b之间的边界部 位中的位置A、 B、 C、 D和E处击打压力传感器l的垫lO。 "a"、 "b"、 "c"、 "d"和"e"表示可移动电极ll中位于第一分割电极15a 和第二分割电极15b上方的、经利用棒100的击打而变形的部位。 由于利用具有圆(通常为半球形)头的棒100击打这些部位a、 b、 c、 d和e,因此这些部位均变形为大致的圓形。当利用棒100在 位置A和B处击打垫10时，由于可移动电才及ll的变形部位a和b仅 位于第二分割电极15b上方(对应于第二分割电极15b)，因此仅 从第二分割电极15b输出信号，并且这些输出信号的电平均与相 应的击打强度成比例。
此外，当利用纟奉100在位置C处击打垫10时，由于可移动电 极ll的变形部位c位于第 一分割电极15a和第二分割电极15b之 间的大致中心处，因此从第 一分割电极15a和第二分割电极15b 输出信号。由于变形部位c的面积的两个大致一半对应于第 一分 割电极15a和第二分割电极15b,因此来自各个电极15a 15b的输 出信号的电平是与相应的击打强度成比例的输出的大致一半。 此外，当利用才奉100在位置D和E处击打垫10时，由于可移动电 极11的变形部位d和e仅位于第 一 分割电极15 a上方(对应于第一 分割电才及15a),因此j又从第一分割电才及15a输出信号，并且这些 输出信号的电平均与相应的击打强度成比例。在图8的最下部中 示出横轴表示击打位置的图，根据该图可以看出来自第一分 割电极15a和第二分割电极15b的输出信号根据击打位置在电平 上改变。假定击打强度在各个击打位置之间没有差异。如在该图中所示，当在位置B和D之间的位置处击打垫IO 时，从第一分割电极15a和第二分割电极15b输出具有与该位置 相对应的电平的信号。即，通过检测从第一分割电极15a和第二 分割电极15b输出的信号的各个电平，可以精确地^r测出击打了 第一分割电极15a和第二分割电极15b的什么位置。此时，可以 通过将来自第一分割电极15a和第二分割电极15b的输出相加来 获得具有与击打强度相对应的电平的传感器输出信号；这样， 即使在第一分割电极15a和第二分割电极15b之间存在间隔的情 况下，也不会产生盲区(dead zone)。
由于包括第一分割电极15a至第四分割电极15d的固定电极 15在垂直方向上夹在接地的可移动电极11与接地的屏蔽电极16 之间，因此可以防止上述的第一实施例的压力传感器l遭受外部 干扰(受其影响)。这样，压力传感器l可以实现增加的灵敏度和 动态范围，从而允许提高的演奏表现力。此外，由于对于塾IO 上的各个不同的击打位置，施加至垫10的上表面的击打力的强 度与垫10的下表面响应于所施加的击打力的变形量之间的关系 是恒定的，因此对于垫10上的各个不同的击打位置，击打力的 强度与电容变化量之间的关系也是恒定的。此外，可以通过检 测或识别分割电极中输出了在从第 一分割电极15a至第四分割 电极15d输出的信号中具有最大电平的信号的特定分割电极来 检测击打位置，并且可以通过将从第 一 分割电极15 a至第四分割 电极15d输出的信号相加来获得击打强度。因此，本实施例使得 用于获得击打位置和击打强度的必要步骤能够简化。因此，压 力传感器1能够实现增加的响应速度，并从而提供适当地跟随通 过高速地反复击打垫10而进行的输入的传感器输出。此外，即 使当同时在不同的位置击打垫10时，也可以/人第一分割电极15a 至第四分割电极15d适当地获得与击打位置相对应的输出。此外，可以通过增加固定电极15中分割电极的数量来提高击打位
置的检测精确度。
图9是示出本发明第二实施例的压力传感器的结构的剖面 正视图，图IO是示出在第二实施例的压力传感器中采用的印刷 膜的结构的俯视平面图，并且图ll是示出在第二实施例的压力 传感器中采用的印刷膜的结构的仰视平面图。
将图9至图ll中示出的第二实施例的压力传感器3应用于适 合用于如电子鼓等电子打击乐器的演奏信息输入设备。在第二 实施例的压力传感器3的上表面上布置有盘状的垫40,该垫40 提供利用棒100等进行击打的击打面。优选地，垫40由如具有闭 孔的树脂泡沫等弹性材料形成，使得演奏者能够获得与在击打 声学鼓时的大致相同的感觉。垫40的下表面附接有薄的、圆形 的、平面状的树脂膜42，在该树脂膜42的上表面上形成有第一 可移动电极41。树脂膜42由如PET等绝缘材料形成，并且通过 气相沉积等方式在树脂膜42的整个上表面上形成第一可移动电 极41。
经由薄的、圆形的第 一双面胶带43将树脂膜42附接至其上 表面上形成有第二可移动电极47且其下侧表面上附接有第三可 移动电极48的大致为圓形的平面印刷膜44。第二可移动电极47 和第三可移动电才及48二者均可与平面印刷力莫44一起移动。类似 于第一实施例中的双面胶带13,第一双面胶带43具有按垂直和 水平阵列以预定间距形成在其中的大量矩形凹槽；可选择地， 矩形凹槽可以按大致的同心结构以预定间距形成在第一双面胶 带43中。第一双面胶带43以其上表面附接至树脂膜42的下表面， 并且以其下表面附接至其上形成有第二可移动电极47的印刷膜 44的上表面。印刷膜44包括能够气相沉积金属的膜基板49。如 在图IO中所示，通过气相沉积或印刷的方式将第二可移动电极47形成在膜基板49的正面或上表面上，并且如在图ll中所示， 通过气相沉积或印刷的方式将第三可移动电极4 8形成在膜基板 49的下方或下表面上。第二可移动电极47包括相互偏移约90度 角的四个分割电才及47-l、 47-2、 47-3和47-4,并且第三可移动电 才及48包4舌相互偏移约90度角的四个分割电才及48-l、 48-2、 48-3 和48-4。
构成第二可移动电极47的分割电极47-l、 47-2、 47-3和47-4 均包括多个相互连接的矩形块(rectangular patch)。类似地，构 成第三可移动电才及48的分割电才及48-l、 48-2、 48-3和48-4均包括 多个相互连接的矩形块。构成第二可移动电极47的矩形块和构 成第三可移动电极4 8的矩形块在大小和布置间距上彼此不同； 即，构成第三可移动电极48的矩形块在大小和布置间距上大于 构成第二可移动电才及47的矩形块。在端子部44a的上表面和下表 面上分别设置用于输出来自分割电极47-l、 47-2、 47-3和47-4 的信号的端子以及用于输出来自分割电才及48-l、 48-2、 48-3和 48-4的信号的端子。第二可移动电极47和第三可移动电极48中 相应位置的分割电纟及相互电连接。更具体地，分割电极47-l、 47-2、 47-3和47-4分别与分割电极48-l、 48-2、 48-3和48-4电连 接。例如，可以通过相互连接端子部44a中的相应端子或者通过 在膜基板49中形成通孔来实现相应的分割电极之间的这种连 接。借助于圆形的、薄的第二双面胶带45将印刷膜44的下表面 附接至盘状的屏蔽电极46。在示出的该例子中，类似于在第一 实施例中采用的双面胶带13,第二双面胶带45具有按垂直和水 平阵列以预定间距形成在其中的大量矩形凹槽。形成在第二双 面胶带45中的矩形凹槽在大小和间距上小于形成在第一双面胶 带43中的矩形凹槽。可选择地，可以按大致的同心结构以预定 间距来形成矩形凹槽。在屏蔽电极46的上表面上设置用于防止与第三可移动电才及48发生短路的绝缘层46a。可以通过绝缘涂 覆、喷涂或其它方式来形成该绝缘层46a。
由于其上表面上形成有第二可移动电极47且其下表面上形 成有第三可移动电极48的印刷膜44夹在屏蔽电才及46和第一可移 动电极41之间，并且由于屏蔽电才及46和第一可移动电极41均接 地，因此能够屏蔽第二可移动电极47和第三可移动电极48。以 这种方式，即使当手等接近压力传感器3时，也不会从第二可移 动电极47和第三可移动电极48输出信号，使得压力传感器3能够 可靠地抵抗外部干扰。此外，第三双面胶带43还用作在第一可 移动电极41和第二可移动电极47之间才是供间隙或间隔的间隔 物，从而提供第一电容元件；由此，在第一可移动电极41和第 二可移动电极47的各个分割电极47-l 47-4之间产生电容。此 外，第二双面力交带45还用作在第三可移动电极48和屏蔽电极46 之间提供间隔的间隔物，从而提供第二电容元件；由此，在屏 蔽电极46和第三可移动电极48的各个分割电极48-l 48-4之间 产生电容。
第 一双面胶带43和第二双面胶带45均具有约170jim的厚 度，并且形成在第一双面胶带43中的矩形凹槽在大小上大于形 成在第二双面胶带45中的矩形凹槽。此外，构成第二可移动电 极47的矩形块均具有约8mmx8mm的大小，并且设置成每对邻 近矩形块的中心之间的间距约为10mm。构成第三可移动电极48 的矩形块均具有约18 m m x 18 m m的大小，并且设置成每对邻近 矩形块的中心之间的间距约为20mm。即，第一电容元件中的第 一双面胶带43的矩形凹槽在大小上相对大，并且第二可移动电 极47的矩形块在大小上相对小，使得第一电容元件相对所施加 的压力具有相对小的刚性。此外，第二电容元件中的第二双面 胶带45的矩形凹槽在大小上相对小，并且第三可移动电极48的矩形块在大小上相对大，使得第二电容元件相对所施加的压力 具有相对大的刚性。即，由于后面要说明的原因，相比于第二 电容元件，第一电容元件具有较小的刚性。注意，在示出第二
实施例的压力传感器3的各个附图中，为了便于理解，与它们的 实际厚度(高度)相比，将各个组件的厚度(高度)表示为放大或夸 大。
图13至图15示出在第二实施例的压力传感器3中采用的印 刷膜44的变形例。更具体地，图13是示出变形印刷膜54的上表 面的俯视平面图，图14是示出变形印刷膜54的下表面的仰视平 面图，并且图15是变形印刷膜54的侧视图。
如在这些图中所示，通过印刷或蚀刻的方式将包括四个环 状的分割电极57-l、 57-2、 57-3和57-4的第二可移动电极57形成 在膜基板59的上表面上，并且通过印刷或蚀刻的方式将包括四 个环状的分割电极58-l、 58-2、 58-3和58-4的第三可移动电极58 形成在膜基板59的下表面上。以相同的形状和相同的大小形成 第二可移动电才及57和第三可移动电才及58中相应位置的环状的分 割电极；即，第二可移动电极57的环状的分割电极57-l、 57-2、
57- 3和57-4在形状和大小上分别与第三可移动电极58的环状的 分割电极58-l、 58-2、 58-3和58-4相同。如在图13的it大部分 AA中所示，每个电极均包括多个相互连接的矩形块。在端子部 54a的上表面和下表面上分别设置用于输出来自环状的分割电 极57-1-57-4的信号的端子和用于输出来自环状的分割电极
58- 1 58-4的信号的端子。第二可移动电极57和第三可移动电极 58中相应位置的环状的分割电^l相互电连"l妄。更具体地，分割 电极57-l、 57-2、 57-3和57-4分别与分割电才及58-l、 58-2、 58-3 和58-4连接。例如，可以通过相互连接端子部54a中的相应端子 或者通过在膜基板5 9中形成通孔来实现相应的分割电极之间的这种连接。如上所述，优选地，环状的分割电极57-l、 57-2、 57-3和57-4和环状的分割电才及58-l、 58-2、 58-3和58-4的相应对 在大小或面积上相等，但是，如果不能以相等的大小来形成相 应对，则使用补偿表来补偿分割电极的不同面积。
图16是示出本发明的第三实施例的压力传感器的结构的剖 面正视图。第三实施例的压力传感器4具有圓形或矩形的外形， 并且接地的第一可移动电极61布置在压力传感器4的上表面上。 更具体地，通过粘合、气相沉积或其它方式在第一间隔物62的 整个上表面上形成第一可移动电极61。通过粘合、气相沉积或 其它方式将用作输出电极的第二可移动电极63布置在第一间隔 物62的下表面上并形成在第二间隔物64的整个上表面上。将例 如由金属形成的导电屏蔽电极65附接至第二间隔物64的下表 面，并且与第一可移动电极61类似，该屏蔽电才及65接地。其上 表面上形成有第 一 可移动电极61的第 一 间隔物6 2以其下表面附 接至第二可移动电极63的上表面。此外，由挠性合成橡胶、多 孔的柔软海绵等形成的第 一 间隔物62和第二间隔物64可以被配 置为具有不同的硬度。在第三实施例的压力传感器4中，第一间 隔物62是软质间隔物，而第二间隔物64比第一间隔物62硬。此 外，在第三实施例的压力传感器4中，第一电容元件包括经由第 一间隔物62彼此相对的第一可移动电极61和第二可移动电极 63,并且第二电容元件包括经由第二间隔物644皮此相对的第二 可移动电极63和屏蔽电极65。还用作软质间隔物的第一电容元 件具有相对小的刚性，而还用作硬质间隔物的第二电容元件具 有相对大的刚性。
如在图17中所示，当向第三实施例的压力传感器4的上表面 施加极小的压力(例如，与音符"ppp"相对应的压力)时，第一可 移动电极61中已施加了压力的部位略纟敬向下弯曲，响应于此，软质第一间隔物62也向下弯曲。结果，向下弯曲的第一可移动 电极61与第二可移动电极6 3之间的间隙或间隔缩小，使得第一 可移动电 一及61和第二可移动电才及63之间的第 一 电容元件的电容 变化，并由此从第二可移动电极63输出具有与第 一 电容元件的 电容变化率相对应的电平的输出信号。在这种情况下，第二电 容元件的电容保持不变，并且由此，没有输出与第二电容元件 的电容变化相对应的输出信号。
此外，如在图18中所示，当向第三实施例的压力传感器4 的上表面施加小的压力(例如，与音符"p"相对应的压力)时，第 一可移动电才及61中已施加了压力的部位与图17中的情况相比较 大程度地向下弯曲，响应于此，第一间隔物62也向下弯曲。结 果，向下弯曲的第 一 可移动电极61和第二可移动电极6 3之间的 间隔缩减至最小，使得第一电容元件的电容变化率为最大，并 由此从第二可移动电极63输出具有与第一电容元件的电容变化 率相对应的最大电平的输出信号；即，第一电容元件的输出将 饱和。在这种情况下，第二电容元件的电容保持不变，并且因 此，没有输出与第二电容元件的电容变化相对应的输出信号。
此外，如在图19中所示，当向第三实施例的压力传感器4 的上表面施加大的压力(例如，与音符"f，相对应的压力)时，第 一可移动电极61中已施加了压力的部位更大程度地向下弯曲， 响应于此，第一间隔物62也向下弯曲。在这种情况下，即使在 第一可移动电才及61和第二可移动电极63之间的间隔缩减至最小 之后，第一可移动电才及61和第一间隔物62也进一步向下弯曲， 使得第二可移动电极63的一部分也向下弯曲。因此，硬质第二 间隔物64也向下弯曲。结果，从第二可移动电极63输出具有与 第 一 电容元件的电容变化率相对应的最大电平的输出信号。然 而，在这种情况下，将具有与由于弯曲的第二可移动电极63与屏蔽电极6 5之间的间隔缩小而导致的第二电容元件的电容变化
率相对应的电平的输出信号与对应于第 一 电容元件的电容变化
率的输出信号相加，并且从第二可移动电极6 3输出所获得的输 出信号的总和。
此外，如在图20中所示，当向第三实施例的压力传感器4 的上表面施加极大的压力(例如，与音符"fff ，相对应的压力)时， 第 一可移动电极61中已施加了压力的部位更大程度地向下弯 曲，响应于此，第一间隔物62也更大程度地向下弯曲。在这种 情况下，即使在第一可移动电极61与第二可移动电极63之间的 间隔缩减至最小之后，第一可移动电极61和第一间隔物62也进 一步向下弯曲，使得第二可移动电极63的一部分也向下弯曲。 因此，硬质第二间隔物64也更大程度地向下弯曲。在这种情况 下，弯曲的第二可移动电才及63与屏蔽电才及65之间的间隔缩减至 最小。结果，第二电容元件的电容变化率为最大，从而从第二 可移动电极63输出具有与第二电容元件的电容变化率相对应的 最大电平的输出信号。即，来自第二电容元件的输出将饱和。 在这种情况下，由于第一电容元件的输出已经饱和，因此将具 有与第二电容元件的电容变化率相对应的最大电平的输出信号 与具有与第 一 电容元件的电容变化率相对应的最大电平的输出 信号相加，并且从第二可移动电极63输出所获得的输出信号的 总和。
图21示出第三实施例的压力传感器4响应于所施加的压力 的输出特性。在图21中，虚线表示第一电容元件的输出特性， 根据该虚线可以看出，即使在施加极小的压力时，由于第一间 隔物6 2是刚性小的软质间隔物，因此第 一 电容元件也能够提供 相对大的输出并实现增加的灵敏度。然而，在这种情况下，尽 管所施加的压力小，但输出将不期望地饱和。此外，点划线表示第二电容元件的输出特性，根据该点划线可以看出，即使在施加从极小的压力到极大的压力的各种不同的压力时，由于第
二间隔物64是刚性大的硬质间隔物，因此第二电容元件也能够响应于所施加的压力而提供大致的线性输出。然而，在这种情况下，第二电容元件仅能够实现低的灵敏度。此外，实线表示第三实施例的配置有第 一 和第二电容元件的压力传感器4的输出特性；即，压力传感器4呈现第一和第二电容元件的输出特性的组合。更具体地，压力传感器4不仅在所施加的压力极小时能够提供相对大的输出并实现增加的灵敏度，而且即使在所施加的压力在极小的压力到极大的压力的范围内变动时也能够提供与所施加的压力相对应的输出而不会4吏输出々包和。换句话说，压力传感器4可以用作具有进一步增加的动态范围的高灵敏度压力传感器。此外，由于作为输出电极的第二可移动电极63夹在接地的第一可移动电极61和接地的屏蔽电才及65之间，因此尽管灵敏度得以提高，也能够防止压力传感器4受到外部干扰影响。
由于在第二实施例的压力传感器3中，第 一 电容元件具有比第二电容元件小的刚性，因此第二实施例的压力传感器3能够提供与第三实施例的压力传感器4所提供的压力-输出特性类似的压力-输出特性。即，在第二实施例的压力传感器3中，如果向第 一可移动电极41施加小的压力，则利用该小的压力仅使第一可移动电4及41移位，而如果向第一可移动电才及41施加了大的压力，则利用该大的压力使第一可移动电极41、第二可移动电极47和第三可移动电才及48全部移位。因此，才艮据第二实施例的压力传感器3同样不仅在所施加的压力极小时能够提供相对大的输出并实现增加的灵敏度，而且即使在所施加的压力在极小的压力到极大的压力的范围内变动时也能够提供与所施加的压力相对应的输出而不会使输出饱和。因而，压力传感器3也可以用作具有进一 步增加的动态范围的高灵敏度压力传感器。此外，由于作为输出电极的第二可移动电极47夹在接地的第一可移动电极41和接地的屏蔽电极46之间，因此尽管灵敏度得以提高，也能够防止压力传感器3受到外部干扰影响。
注意，在将第二实施例的压力传感器3或第三实施例的压力传感器4应用于用于如电子鼓等电子打击乐器的演奏信息输入设备的情况下，由于在实施例中使用第 一和第二电容元件响应于击打强度的电容变化，因此能够进一步增加输出信号的动态范围并且能够进一步提高演奏表现力。
在将第二实施例的压力传感器3应用于电子打击乐器的情况下，以基本与如在图5中示出的方式相同的方式来构造该电子打击乐器。在端子部44a的上表面和下表面上各自设置有四个输出端子的压力传感器3中，由于第二可移动电极47和第三可移动电极48中相应位置的分割电极并联连接，因此仅需要设置四个放大器和四个上拉电阻器(pull-up resistor)。此外，A/D转换器4将四个信号转换成数字信号，以检测从并联连接的分割电极47國1 47 4和48-1 48 4输出的信号中具有最大电平的信号，并从而检测垫上的击打位置。在这种情况下，即使当击打位置位于两个分割电才及之间的边界部位时，也能够以如在图8中示出和所述的方式精确地检测出击打位置。此外，可以通过将从第二可移动电极47和第三可移动电极48的所有分割电极输出的信号相加来提供具有与击打强度相对应的电平的信号。
此外，在将第二实施例的压力传感器3应用于电子打击乐器的情况下，除压力传感器3代替图7的压力传感器1以外，可以以与如在图7中示出的方式基本相同的方式来4几械地构造电子打击乐器。此外，可以将不同的乐器分配给第二可移动电极47和第三可移动电极4 8中的各个分割电极，从而可以经由压力传感器3输入多个乐器的演奏信息。
作为变形例，与第二实施例的压力传感器3类似，第三实施例的压力传感器4可以配置有两个输出电极。图22是示出配置有两个输出电极的这种变形压力传感器5的结构的剖面正视图。变形压力传感器5包括设置在其上表面上的接地的第 一可移动电极61。更具体地，通过粘合、气相沉积或其它方式在第一间隔物62的整个上表面上形成第一可移动电极61。将用作输出电极的、布置在第一间隔物62的下表面上的第二可移动电极63通过粘合、气相沉积或其它方式形成在印刷膜66的整个上表面上。印刷膜66是由PET等形成的树脂膜，并且经由粘合、气相沉积或其它方式将第三可移动电极67形成在印刷膜66的整个下表面上。第二间隔物64以其上表面附接至第三可移动电极67的下表面，并且例如由金属形成的导电屏蔽电极65附接至第二间隔物64的下表面。与第一可移动电极61类似，屏蔽电极65接地。
此外，在变形压力传感器5中，由挠性合成树脂、多孔的柔软海绵等形成的第一间隔物62和第二间隔物64可以被配置为具有不同的硬度。同样在第三实施例的变形例5中，第一间隔物62是软质间隔物，而第二间隔物64比第一间隔物62^^更。此外，在变形压力传感器5中，第一电容元件包括经由第 一 间隔物62彼此相对的第一可移动电才及61和第二可移动电才及63，并且第二电容元件包括经由第二间隔物6 4彼此相对的第三可移动电极6 7和屏蔽电极65。还用作软质间隔物的第一电容元件具有相对小的刚性，而还用作硬质间隔物的第二电容元件具有相对大的刚性。
以上述方式构造的变形压力传感器5也可以提供与由第三实施例的压力传感器4提供的压力-输出特性(参见图21的实线)类似的压力-输出特性。即，变形压力传感器5也可以是具有进一步增加的动态范围的高灵敏度压力传感器。此外，由于均作
为输出电极的第二可移动电极63和第三可移动电极67都夹在接地的第一可移动电极61和接地的屏蔽电极65之间，因此尽管灵敏度得以提高，也能够防止变形压力传感器5受到外部干扰影响。
图23是示出以与第三实施例的压力传感器4基本类似的方式构造的并且能够检测施压位置的本发明第四实施例的压力传感器6的剖面正视图，并且图24是示出在第四实施例的压力传感器6中采用的第二间隔物74的构造的俯视平面图。
在这些附图中示出的第四实施例的压力传感器6具有设置在其上表面上的接地的第一可移动电极71,并且通过粘合、气相沉积或其它方式在第 一间隔物72的整个上表面上形成第一可移动电极71。用作输出电极的第二可移动电极73布置在第一间隔物72的下表面上。第二可移动电极73是包括通过粘合、气相沉积或其它方式以矩阵结构形成在第二间隔物74的整个上表面上的大量块电才及的块电极(patch electrode)。例如，第二可移动
电极73包括16(4x4)个块电极m11、 m12、 m13..... m44，并且
从第二间隔物74引出16个块电极mll m44的各个端子，其中，从第二间隔物74的左侧和右侧各自引出8个端子。即，如在图24
中所示，端子cll、 c12、 c21..... c42设置在第二间隔物74的
左侧，而端子cl4、 c13、 c24..... c43设置在第二间隔物74的右侧。
将例如由金属形成的导电屏蔽电极75附接至第二间隔物74的下表面。与第一可移动电极71类似，屏蔽电极75接地。其上表面上形成有第一可移动电极71的第一间隔物72以其下表面附接至第二可移动电极73的上表面。此外，由挠性合成树脂、多孔的柔软海绵等形成的第一间隔物72和第二间隔物74可以具有不同的硬度。在第四实施例的压力传感器6中，第一间隔物72是软质间隔物，而第二间隔物74比第一间隔物72^^更。此外，在第四实施例的压力传感器6中，第一电容元件包括经由第 一 间隔物72彼此相对的第一可移动电极71和第二可移动电极73的各个
块电极mll、 m12、 m13..... m44，并且第二电容元件包括经
由第二间隔物744皮此相对的第二可移动电才及73的各个块电极
mll、 m12、 m13..... m44和屏蔽电才及75。还用作软质间隔物
的第 一 电容元件组具有相对小的刚性，而还用作石更质间隔物的第二电容元件组具有相对大的刚性。
当操作以上述方式构造的第四实施例的压力传感器6以向垫的预定位置施加压力时，从输出块电极mll m44的各个信号的端子cll c44中检测输出具有最大电平的信号的端子。在这种情况下，由于块电才及mll m44中布置在与施压位置相对应的位置处的块电极输出具有比其它块电极大的电平的信号，因此可以根据检测出的块电极来^r测施压位置。此外，可以通过将所有端子cll c44的输出相加来提供具有与击打强度相对应的电平的信号。此外，可以使用以上参考图8所述的方案来精确地检测压力施加至块电才及之间的什么位置。此外，第四实施例的压力传感器6也可以提供与由第三实施例的压力传感器4所提供的压力-输出特性(参见图21的实线)类似的压力-输出特性。即，压力传感器6也可以是具有进一 步增加的动态范围的高灵敏度压力传感器。此外，由于作为输出电极的第二可移动电极73夹在接地的第一可移动电极71和接地的屏蔽电才及75之间，因此尽管灵敏度得以提高，也可以防止压力传感器6受到外部干扰影响。注意，在将第四实施例的压力传感器6应用于用于如电子鼓等电子打击乐器的演奏信息输入设备的情况下，不仅可以检测击打位置而且可以提供与击打力相对应的输出。尽管如上已经说明了配置有一个或两个电容元件的本发明 的压力传感器，但是还可以通过增加可移动电极的数量将本发 明构造为具有三个或更多个电容元件的压力传感器。此外，由 于各个电容元件均具有响应于所施加的压力而弯曲的可移动电 极，因此在将采用本发明的压力传感器的本发明的数据输入设 备用作用于游戏机或连接至游戏机的控制器的输入设备的情况 下，能够提供与用户的手指等按压可移动电极的力相对应的操 作输出。此外，在将采用本发明的压力传感器的本发明的数据 输入设备应用于如电子鼓等电子打击乐器的演奏信息输入设备 的情况下，能够提供与击打可移动电极的击打力相对应的演奏 操作输出。注意，可以设置罩或垫以保护本发明的压力传感器 的上表面。
此外，在分割电极是环状的分割电极的情况下，可以根据 期望选择环状的分割电极的数量。可以通过增加环状的分割电 极的数量来提高击打位置的检测精确度。此外，在分割电极是 绕传感器的中心成角度地偏移的分割电极情况下，这些分割电 极相互偏移期望角度，并且可以根据期望选择分割电极的数量。
此外，在本发明的压力传感器和数据输入设备中，可以将 不同的乐器分配给各个分割电极，从而实现多功能键组布置。
此外，可以将本发明的压力传感器和数据输入设备构造成 矩形形状而不限于圓形形状。如果以矩形形状来构造本发明的 压力传感器，则更容易应用于游戏机、游戏机的控制器以及多 功能键组型等的数据输入设备。
权利要求
1. 一种压力传感器，包括接地的、平面状的可移动电极；平面状的固定电极，其具有以与所述可移动电极隔开预定间隔的方式与所述可移动电极相对的一个表面，所述可移动电极和所述固定电极一起构成电容元件；以及接地的屏蔽导体，其以与所述固定电极的另一表面隔开预定间隔的方式与所述固定电极的另一表面相对，其中，在向所述可移动电极施加压力时，所述电容元件的电容随着所述可移动电极的移位而改变，并且基于所述电容元件的电容，从所述固定电极输出与所述压力相对应的信号。
2. 根据权利要求l所述的压力传感器，其特征在于，所述 固定电极包括多个分割电极，并且从所述分割电极至少之一输 出信号。
3. 根据权利要求l所述的压力传感器，其特征在于，还包 括弹性的垫，所述垫布置在所述可移动电极的外侧，并且利用 演奏操作构件向所述垫施加压力。
4. 根据权利要求l所述的压力传感器，其特征在于，所述 可移动电极设置在挠性的绝缘构件的上表面上，并且所述压力 传感器还包括布置在所述绝缘构件的下表面和所述固定电极之 间的间隔物，所述间隔物具有以预定间距形成在其中的多个凹槽。
5. 根据权利要求2所述的压力传感器，其特征在于，所述 多个分割电极设置在绝缘板的上表面上，并且所述屏蔽导体设 置在所述绝缘板的下表面上。
6. 根据权利要求2所述的压力传感器，其特征在于，所述 多个分割电极均经由无源元件进行上拉。
7. 根据权利要求5所述的压力传感器，其特征在于，设置在所述绝缘板的上表面上的所述多个分割电极是按同心结构布 置的环状电极。
8. —种数据输入设备，其被配置为响应于根据权利要求l 至7中任 一 项所述的压力传感器的操作而输入操作信息。
9. 一种压力传感器，包括 接地的、平面状的第一可移动电极；平面状的第二可移动电极，其具有经由挠性的第一间隔物 与所述第一可移动电极相对的一个表面，所述第一可移动电极 和所述第二可移动电极一起构成第 一电容元件；以及接地的屏蔽导体，其经由挠性的第二间隔物与所述第二可 移动电极的另 一表面相对，所述第二可移动电极和所述屏蔽导 体一起构成第二电容元件，其中，在向所述第一可移动电极施加压力时，仅所述第一 可移动电极移位从而仅改变所述第一电容元件的电容，或者所 述第一可移动电极和所述第二可移动电极两者都移位从而改变 所述第一电容元件和所述第二电容元件两者的电容，并且基于 所述第一电容元件和所述第二电容元件的电容，从所述第二可 移动电极输出与施加至所述第一可移动电极的压力相对应的信 号。
10. —种压力传感器，包括 接地的、平面状的第一可移动电极；第二可移动电极，其设置在平面状的、挠性的绝缘构件的 表面上，并且经由挠性的第一间隔物与所述第一可移动电极相 对，所述第一可移动电极和所述第二可移动电极一起构成第一 电容元件；第三可移动电极，其设置在所述绝缘构件的下表面上；以及接地的屏蔽导体，其经由挠性的第二间隔物与所述第三可 移动电极相对，所述第三可移动电极和所述屏蔽导体一起构成 第二电容元件，其中，在向所述第一可移动电极施加压力时，仅所述第一 可移动电极移位从而仅改变所述第一电容元件的电容，或者所 述第一可移动电才及、所述第二可移动电才及和所述第三可移动电 极都移位从而改变所述第一电容元件和所述第二电容元件两者 的电容，并且基于所述第一电容元件的电容从所述第二可移动 电极输出第一信号，并基于所述第二电容元件的电容从所述第 三可移动电极输出第二信号，将所述第一信号和所述第二信号 相加从而输出所述第 一信号和所述第二信号的总和。
11. 根据权利要求9或10所述的压力传感器，其特征在于，所述第一电容元件和所述第二电容元件被配置为在相对所施加的压力的刚性方面;f皮此不同。
12. 根据权利要求ll所述的压力传感器，其特征在于，通 过将所述第 一 间隔物和所述第二间隔物形成为具有不同硬度， 所述第一电容元件和所述第二电容元件被配置为在相对所施加 的压力的刚性方面彼此不同。
13. 根据权利要求ll所述的压力传感器，其特征在于，挠 性的所述第 一 间隔物和挠性的所述第二间隔物均具有以预定间 距形成在其中的多个凹槽，并且通过使所述凹槽的间距在挠性 的所述第一间隔物和挠性的所述第二间隔物之间不同，所述第 一电容元件和所述第二电容元件被配置为在相对所施加的压力 的刚性方面《皮此不同。
14. 根据权利要求12所述的压力传感器，其特征在于，所 述第一电容元件的相对所施加的压力的刚性小于所述第二电容 元件的相对所施加的压力的刚性。
15. 根据权利要求13所述的压力传感器，其特征在于，所 述第 一 电容元件的相对所施加的压力的刚性小于所述第二电容 元件的相对所施加的压力的刚性。
16. —种数据输入设备，其被配置为响应于根据权利要求9 至15中任一项所述的压力传感器的操作而输入操作信息。
17. —种压力传感器，包括 平面状的可移动电才及；以及平面状的固定电;f及，其以与所述可移动电^J鬲开预定间隔 的方式与所述可移动电极相对，并且具有多个分割电极，所述 可移动电极和所述多个分割电极中的各个分割电极一起构成电 容元件，其中，在向所述可移动电极施加压力以使所述可移动电极 移位时，将基于所述电容元件的电容而从所述多个分割电极输 出的信号相加，从而输出所述信号的总和，作为表示所述压力 的强度的传感器输出信号，并且输出表示所述分割电极中输出 了在从所述多个分割电极输出的信号中具有最大电平的信号的 特定分割电极的位置的位置信息，作为表示所述可移动电极中 施加了所述压力的位置的施压位置信息。
18. 根据权利要求17所述的压力传感器，其特征在于，在 从所述分割电极中的两个邻近分割电极输出两个信号时，根据 所述两个信号各自的电平来计算所述两个邻近分割电极之间的 边界部位中的位置，并且输出所计算出的所述边界部位中的位 置，作为表示所述可移动电极中施加了所述压力的位置的施压 位置信息。
19. 根据权利要求17或18所述的压力传感器，其特征在于， 在由发音部生成与所述传感器输出信号和所述施压位置信息相 对应的音的情况下，与所述多个分割电极各自的位置信息相对应地，由所述发音部生成不同乐器的音。
20. —种压力传感器，包括平面状的第 一可移动电极；平面状的第二可移动电极，其具有经由挠性的第 一 间隔物与所述第一可移动电极相对的一个表面，并且具有多个块电极，所述第一可移动电极和所述多个块电极中的各个块电极一起构成第一电容元件；以及导体，其经由挠性的第二间隔物与所述第二可移动电极的另一表面相对，并且与所述第一可移动电极相连接，所述第二可移动电极的所述多个块电极中的各个块电极和所述导体一起构成第二电容元件，其中，在向所述第一可移动电极施加压力时，仅所述第一可移动电才及移位乂人而 <又改变所述第 一 电容元件的电容，或者所述第一可移动电极和所述第二可移动电极两者都移位从而改变所述第一电容元件和所述第二电容元件两者的电容，以及将与所述第 一 电容元件和所述第二电容元件的电容相对应地从所述多个块电极输出的信号相加，从而输出所述信号的总和，作为传感器输出信号，并且输出表示所述块电极中输出了在从所述多个块电极输出的信号中具有最大电平的信号的特定块电极的位置的位置信息，作为表示所述第一可移动电极中施加了所述压力的位置的施压位置信息。
21. 根据权利要求20所述的压力传感器，其特征在于，在从所述块电极中的两个邻近块电极输出两个信号时，根据所述两个信号各自的电平来计算所述两个邻近块电极之间的边界部位中的位置，并且输出所计算出的所述边界部位中的位置，作为表示所述第一可移动电极中施加了所述压力的位置的施压位置信息。
22.—种数据输入设备，其被配置为响应于根据权利要求1 7至2 1中任 一 项所述的压力传感器的操作而输入操作信息。
全文摘要
本发明涉及一种压力传感器和数据输入设备。接地的、圆形的可移动电极(11)和形成在圆形的印刷电路板(14)的表面上的分割电极(15a～15d)经由还用作间隔物的双面胶带(13)以微小间隙彼此相对。在利用棒击打垫(10)时，可移动电极和分割电极之间的间隙变化，使得可移动电极和分割电极之间的电容变化，响应于此，从分割电极输出信号。分割电极夹在接地的可移动电极和接地的屏蔽电极(16)之间，因此不受外部干扰影响。在利用棒击打垫时，在击打位置处可移动电极和某一分割电极之间的间隙以及由此电容变化，响应于此，从分割电极输出信号。输出分割电极中输出了在来自分割电极的输出信号中具有最大电平的信号的特定分割电极的位置作为表示可移动电极上的击打位置的信息。
文档编号G01L1/14GK101458133SQ20081018328
公开日2009年6月17日 申请日期2008年12月12日 优先权日2007年12月13日
发明者政木一雄, 泽田修一, 田中奏 申请人:雅马哈株式会社