JPH0250194A

JPH0250194A - 関節角度センサ

Info

Publication number: JPH0250194A
Application number: JP1024528A
Authority: JP
Inventors: Hideo Suzuki; 秀雄鈴木; Shunichi Matsushima; 松島　俊一; Masahiko Obata; 小幡　雅彦; Takamichi Masubuchi; 増渕　孝道; Masao Sakama; 真雄坂間
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 1988-05-18
Filing date: 1989-02-02
Publication date: 1990-02-20
Anticipated expiration: 2012-10-22
Also published as: JP2666455B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】「産業上の利用分野」この発明は、人体各部の関節の曲げ角度に応じて楽音を
制御することができる楽音制御用角度センサに関するも
のである。

「従来の技術」従来、楽音の発生は、ピアノ、バイオリン等の楽器を演
奏するか、声帯によるかのいずれかによって行なわれ、
リズム体操等における人間の動作、すなわち、人体各部
の関節の曲げ角度を楽音に変換することは全く行なわれ
ていなかった。

そこで、この発明の出願人は、先に、人間の身体各部の
関節の曲げ角度に応じて楽音制御を行うことができる楽
音制御装置を開発し、提案している（特願昭６３−２９
１１３号参照）。

第６図〜第９図はこの楽音制御装置の構成を示す図であ
る。この装置は、第６図に示すように、装置本体１と、
右肘用検出部５０Ｒと、左肘用検出部５０Ｌと、右手用
検出部５０Ｈとめ鴇ら構成されており、装置本体１はベ
ルト５によって演奏者の腰に装着され、また各検出部５
０　ｎ、５０　Ｌ、５０Ｈは演奏者の右肘、在村および
右手に各々装着されている。

ここで、まず、右肘用検出部５０Ｒの構成について説明
する。この右肘用検出部５０Ｒは、第７図に示すように
演奏者の右腕の肘関節の部分に装着されるサポータ２９
Ｒと、このサポータ２９Ｈに着脱自在に取り付けられた
角度検出器３０Ｒとから構成されている。同図において
、３１．３２はそれらの端部３１ａ、３１ｂ同士がピン
３３によって互いに回動自在に連結された板体であり、
ホック３４，３５．３８を介してサポータ２９Ｒ（こ着
脱自在に取り付けられている。すなわち、板体３１の裏
面にはホック３４．３５の雄側か取り付けられており、
また、サポータ２９Ｈにはホック３４゜３５の雄側がは
め込まれる雌側か取り付けられている。また、板体３２
にはその長手方向に沿って長孔３２ｂが形成されており
、この長孔３２ｂには、可動部材３７が移動自在にはめ
込まれている。可動部材３７の裏面にはホック３６の雄
側か取り付けられており、サポータ２９ｒ（にはホック
３６の雄側がはめ込まれる雌側か取り付けられている。

また、板体３１，３２の各端部３ｔｍ、３２ａの、互い
に対向する各面には、第８図に、示すように、ポテンシ
ョメータとしての機能を担う抵抗体３８および固定接点
３９と、摺動接点４０とが各々設けられている。この場
合、板体３１の端部３１ａには、ピン３３が挿入された
上で固着される孔３１ｂが形成されており、この孔３１
ｂの周囲には固定接点３９が設けられ、また孔３１ｂを
中心とする仮想円周上には略円弧状の抵抗体３８が設け
られている。一方、板体３２の端部３２ａには、ピン３
３が回動自在に挿入される孔３２ｃが形成されており、
この孔３２ｃの周囲には、抵抗体３８と固定接点３９に
接触する摺動接点４０が設けられている。この摺動接点
４０は、固定接点３９に常に接触する環状部４０ａと、
板体３１，３２が相対的に回動するのに伴って、抵抗体
３Ｂに接触しつつ摺動する凸部４０ｂとからなる。また
、抵抗体３８の端部に設けられた端子３８ａにはリード
線４２が接続され、固定接点３９の端部に設けられた端
子３９ａにはリード線４３が接続され、これらのリード
線４２．４３は第７図に示すケーブル４４Ｒを介してコ
ネクタ４５Ｆ（に接続されている。

以上のように構成された右肘用検出部５０Ｒを、第７図
に示すように右腕に装着し、その右腕を同図に２点ｇｔ
線へで示すように曲げ、もしくは２点鎖線Ｂで示すよう
に伸ばすと、この腕の動きに伴って・板体３２がピン３
３を軸として回動する。この回動に伴って、摺動接点４
０の凸部４０ｂが抵抗体３８上を摺動し、これにより、
抵抗体３８の端子３８ａと、固定接点３９の端子３９ａ
間の抵抗値が、摺動接点４０の位置、すなわち右腕の曲
げ角度に応じて変化する。

次に、左肘用検出部５０Ｌは、第６図に示すように、演
奏者の左腕の肘関節の部分に装着されるサポータ２９Ｌ
とこのサポータ２９しに着脱自在に取り付けられた角度
検出器３０Ｌとから構成されており、また、右手用検出
部５０Ｈは、各指先端部の内面に感圧素子１７ａ＝１７
ｄが各々設けられた手袋２９Ｈと、この手袋２９Ｉ］に
着脱自在に取り付けられた角度検出器３０１−１とから
構成されている。これら角度検出器３０Ｌ、３０Ｈは上
述した角度検出器３０１１と同様の構成なので、その説
明は省略する。

そして、上述した構成の右肘用検出部５０Ｒと、左肘用
検出部５０Ｌと、右手用検出部５０１（は、ケーブル４
４Ｒ，４４Ｌ、４４１−［およびコネクタ４５１１．４
５Ｌ、４５Ｈを各々介して、楽音制御装置本体Ｉに接続
される。

次に、第９図において、２０は７チヤンネルのアナログ
・マルチプレクサであり、そのセレクト端子に供給され
るヂャンネル・セレクト信号Ｃ３に基づいて、角度検出
器３０Ｒ，３０Ｌ、３０Ｈおよび感圧素子１７ａ＝Ｉ７
ｄから３々υ（給されろ検出信号（電圧信号）のいずれ
かひとつを択一選択して出力する。２１はアナログ・マ
ルチプレクサ２０から供給された検出信号を、所定ビッ
トのディジタル検出データに変換するＡ／Ｄコンバータ
である。また、２２はＣＰＵ（中央処理装置）、２３は
ＣＰＵ２２で用いられるプログラムが記憶されたＲＯＭ
（リードオンリメモリ）、２４はワークエリアとして用
いられるＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）である。Ｃ
ＰＵ２２は、アナログ・イルチプレクサ２０に順次変化
するチャンネル・セレクト信号Ｃ８を供給し、角度検出
５３０　Ｒ，３０Ｌ、３ＱＨおよび感圧素子１７ａ−１
７ｄの出力を高速でスキャンする。また、このＣＰＵ２
２は、角度検出器３０Ｒおよび３０Ｌから各々供給され
、Ａ／Ｄコンバータ２１で変換された検出データに基づ
いて、右肘および在村の各曲げ角度を４段階で判別し、
この判別結果に基づいて、右肘と在村の各曲げｒり度の
組み合ねり”に応じて所定の音高を指示するキーコード
データＫＣを作成する。また、角度検出器３０Ｈから供
給され、Ａ／Ｄコンバータ２１で変換された検出データ
に基づいて、右手首の曲げ角度を３段階で判別し、この
判別結果に基づいて、右手首の曲げ角度に応じた音ＩＩ
（大、中。

小）を指定する音量データＶＯＬを作成する。さらに、
感圧素子１７ａ＝１７ｄから供給され、Ａ／Ｄコンバー
タ２にで変換された検出データに基づいて、人差し指、
中指、薬指および小指の各々が曲げられているか否かを
判別し、この判別結果に基づいて、曲げられた指の組み
合わせに応じた所定の音色（例えば、ピアノ、オルガン
、フルート。

ザックス、クラリネット等）を指定する音色指定データ
ＴＤを作成する。これらＣＰＵ２２で作成されたキーコ
ードデータＫＣ，音世データＶＯＬ、音色指定データＴ
Ｄは、パスライン２５を介して楽音信号形成回路２６へ
供給される。楽音信号形成回路２６は、供給されたキー
コードデータＫＣに対応した音高で、音量データＶＯＬ
に対応した音量であって、かつ音色指定データＴＤで指
定された音色の楽音信号を形成する。この楽音信号形成
回路２６から出力された楽音信号はスピーカ２７から楽
音として発せられる。また、符号２８は楽音信号形成回
路２６から出力された楽音信号を無線によって送信する
送信回路である。

このように、上述した装置によれば、演奏者の右肘関節
と左肘関節の曲げ角度の組み合わせに応じて、装置本体
Ｉのスピーカ２７から発せられる楽音の音高を変化させ
ることができ、また、演奏者の右手首関節の曲げ角度に
応じて楽音の音量を３段階に変化させることができ、さ
らに、演奏者の右手人差し指、中指、薬指および小指の
６指の内、曲げた指の組み合わせに応じて楽音の音色を
変化させることができる。すなわち、演奏者の体の動き
に応じて楽音を制御することができる。

「発明が解決しようとする課題」ところで、上述した従来の楽音制御装置においては、板
体３１，３２の各端部３１ａ、３１ｂを、それらの板面
と垂直なビン３３によって回動自在に連結し、これら板
体３１．３２の相対的回転角度を端子３８ａ、３９ｄ間
の抵抗値から検出する構成としたので、ピン３３を関節
の軸と一致するように装着しなければならならず、これ
により、関節の曲げ角度を検出する角度検出器３０Ｒ，
３ＱＬ。

３０Ｈを、関節部の側方に装着しなければならなかった
。このように角度検出器３０Ｒ，３０Ｌ、３０　Ｈを関
節部に側方に装着した状態で、演奏者がリズム体操等の
激しい動きを行うと、角度検出器３０Ｒ，３０Ｌ、３０
１（が体側に触れて、演奏者の動作の邪魔となるばかり
か、装着位置がずれてしまうという問題があった。

そこでこの発明は、演奏者の動作の邪魔上ならず、また
演奏者の激しい動きによって装着位置がずれることなく
、身体各部の関節の曲げ角度に応じて楽音制御を行うこ
とができる楽音制御用角度センサを提供することを目的
としている。

「課題を解決するための手段」この発明は、端縁同士が板面と平行な軸を中心に回動自
在に連結された一対の板体と、前記一対の板体の開閉角
度に対応する信号を楽音を制御するための楽音制御信号
として出力する検出手段と、前記一対の板体が関節の曲
げ動作に応じて開閉するように、該一対の板体を関節の
内側の窪みに配置する装着部材とを具備することを特徴
としている。

「作用」上記の構成によれば、一対の板体の端縁同士が板面と平
行な軸を中心に回動自在に連結されており、これら一対
の板体が関節の窪みに装着され、関節の曲げ動作に応じ
て開閉し、この開閉角度（二対窓する信号が楽音を制御
・するための楽音制御信号として出力されるようにした
ので、従来のように関節部の側方に装着するもののよう
に、演奏者の動作の邪魔となることがなく、また演奏者
の激しい動きによって装着位置がずれることもない。

「実施例」以下、図面を参照し、この発明の実施例について説明す
る。

第１図〜第３図はこの発明の第１実施例による右肘用楽
音制御用角度センサ１０Ｒの構成を示す図である。

この角度センサＩＯＲは、端縁同士が板面と平行な軸１
３を中心に回動自在に連結された一対の板体ｔｌ、１２
と、一対の板体ＩＩ、１２の開閉角度に対応する信号を
楽音を制御するための楽音制御信号として出力する検出
部１４と、一対の板体１１．１２が右肘関節の曲げ動作
に応じて開閉し得るようにこれら板体１１．１２を右肘
関節の内側の窪みに配置する装着具１５．１６とから構
成されている。

装着具１５は演奏者の腕の手首側、すなわち前腕に装着
されるベルト１５ａと、このベルト１５ａに取り付けら
れ、板体」１を第２図に示す矢印方向へ移動自在に支持
する支持部材１５ｂとから構成されている。同様に、装
着具！６は演奏者の腕の肩側、すなわち上腕（二の腕）
に装着されるベルト１６ａと、このベルト１６ａに取り
付けられ、板体Ｉ２を矢印方向へ移動自在に支持する支
持部材１６ｂとから構成されている。上記ベルト１５ａ
。

１６ａは、共に伸縮性を有する素材によって構成されて
おり、また、板体１１．＋　２の各端部には、支持部材
１５ｂ、１．６ｂの抜は止めとして機能するストツｚ＜
ｔ７．ｔｓが各々取り付けられている。

また、検出部１４は以下のように構成されている。すな
わち、板体１１，１２と軸！３は、共に絶縁性を有する
プラスチック等によって構成されており、軸１３の周面
には、第３図に示すように、その長手方向に沿って溝１
３ａが形成され、このｉ％ｊ１３ａ内に摺動接点１９が
嵌め込まれている。

この軸！３の両端部は、第２図に示すように板体！夏の
端縁に形成された筒状部１１ａ、Ｉｌａに各々固定され
ている。一方、板体１２の端縁に形成された筒状部１２
ａには、第３図に示すように、その内周面に沿って抵抗
体２０が嵌め込まれた上で固着されており、さらに、こ
の抵抗体２０の内周面と接触するように、軸１３が摺動
自在に挿入されている。また、抵抗体２０の端部に設け
られた端子２０ａにはリード線２１が接続され、摺動接
点１９の端部に設けられた端子１９ａにはリード線２２
が接続され、これらのリード線２１．２２は第１図に示
すケーブル２３Ｒを介してコネクタ２４１Ｎに接続され
ている。

以上のように構成された右肘用検出部１０Ｒを、第１図
に示すように右腕に装着し、その右腕を同図に２点鎖線
Ａで示すように曲げ、もしくは２点鎖線Ｂで示すように
伸ばすと、この腕の動きに伴って板体１１，１２が軸１
３を中心として回動する。

この回動に伴って、摺動接点＋９が抵抗体２０上を摺動
し、これにより、抵抗体２０の端子２０ｇと、摺動接点
！９の端子１９ａ間の抵抗値が、摺動接点！９の位置、
すなわち右腕の曲げ角度に応じて変化する。

上述した第１実施例によれば、板体１１．１２の端縁同
士が、それらの板面と平行な軸１３を介して回動自在に
連結されており、これら一対の板体ｔ　１，１２が関節
の窪みに装着されるの・で、演奏者の動作の邪魔となる
ことがなく、また演奏者の激しい動きによって装着位置
がずれることもない。さらに、腕の曲げ伸ばしにより板
体１１．１２が回動するのに伴って、支持部材１５ｂ、
１６ｂが移動するようにしたので、腕の動きが妨げられ
ることが゛ない。

次に、上述した第１実施例を用いて、楽音制御装置を構
成する場合、第４図に示すように、右肘用楽音制御用角
度センサＩＯＲと、この角度センサＩＯＲと同様に構成
された左肘用楽音制御用角度センサＩＯＬとを、ケーブ
ル２３　Ｒ，２３Ｌおよびコネクタ２４　ｆｔ、２４　
Ｌを各々介して、楽音制御装置本体ｌに接続する。これ
により、従来の楽音制御装置と同様に、演奏者の右肘関
節と左肘関節の曲げ角度の組み合わせに応じて、装置本
体ｌのスピーカ２７から発せられる楽音の音高が変化し
、演奏者の体の動きに応じて楽音を制御することができ
る。

次に、この発明の第１実施例の変形例について、第５図
を参照して説明する。この変形例においては、輔１３の
外周に巻回されたバネ部材２６を設け、このバネ部材２
６の一端部を板体１２に固定し、他端部によって板体１
１に取り付けられた圧カセンザ２７を押圧するように構
成した。これにより、一対の板体ＩＩ、１２が閉じ具合
に応じて、圧カセンザ２７に加えられる押圧力が変化し
、板体１１，１２の開閉角度に応じた信号が得られるよ
うになっている。

次に、この発明の第２実施例について、第１Ｏ図〜第１
３図を参照して説明する。

第１０図においで、６０は演奏者の肘関節に装着される
サポータ（装着部材）であり、このサポータ６０の肘関
節の内側の窪みに対応す°る部分にはカバーＳｔが縫い
付けられている。そして、カバー６１の内側には、第１
１図に示す角度センサ本体７０が収納されている。すな
わち、第１１図において、７１．７２は端縁同士が板面
と平行な袖７３を中心に回動自在に連結された一対の板
体であり、これら板体’１１，７２．には、補助板体７
１ａ。

７２ａが伸縮自在に、かつ内部に収納されたバネ７４に
よって常時外方に付勢された状態で支持されている。ま
た、一対の板体７１．７２を互いに回動自在に連結する
軸７３の周辺には、これら−対の板体７１，７２の開閉
角度に対応する信号を楽音を制御するための楽音制御信
号として出力する検出部７５が設けられている。この検
出部７５は、第１２図に示すように構成されている。す
なわち、軸７３の両端部は、板体７２の基端部７２ｂ、
７２ｂに固定されており、板体７１の基端部７１ｂ、７
１ｂは軸７３に対して回動自在となっている。また軸７
３の中央部分には、絶縁性を有するプラスチック等によ
って構成され、一端が開口した中空円柱状のカバー７６
が固定され、このカバー７６内には、第１３図（イ）に
示すように、導電性金属によって構成される摺動子７７
が取り付けられている。このカバー７６に対して相灯的
に回動自在な板体７１の基端部７１ｂには、上記摺動子
７７が当接する基板７８が取り付けられている。

この基板７８上には、摺動子７７の一方の凸部７７ａが
当接する略円弧状の抵抗体７９ａと、同宿動子７７の他
方の凸部７７ｂが当接する略円弧状の導電体７９ｂが形
成されており、これら摺動子７７と、抵抗体７９ａおよ
び導電体７９ｂの電気的な構成を示せば第１３図（ハ）
に示す通りである。

以上の構成において、第１０図に示すように演奏者の右
腕の肘関節に装着し、その右肘関節を曲げ、もしくは伸
ばすと、この関節の動きに伴って板体７１．７２が軸７
３を中心として回動する。

この回動に伴って、カバー７６が回動し、その内部の摺
動子７７の凸部７７ａと７７ｂが、抵抗体７９ａと導電
体７９ｂ上を摺動し、これにより、抵抗体７９ａの端子
８０ａと導電体７９ｂの端子１’ｌｏｂとの間の抵抗値
が、摺動子７７の位置、すなわち右肘関節の曲げ角度に
応じて変化する。この場合、補助板体７１ａ、７２ａが
、伸縮自在となっているので、関節の曲げによる各部の
距離変動が吸収され、板体７１．７２が関節の折り曲げ
に正１．　＜追従して回動し、また、演奏者に対して不
自然な感覚を与えることもない。

次に、上述した第２実施例の変形例について説明する。

まず、第１４図は、軸８３によって回動自在に連結され
た一対の板体８１，８２を、途中で７字状に折り曲げ、
その先端部に合成樹脂等の表面が滑らかな材質の碁石状
部材８４．８５を設けた例を示している。これによれば
、関節の折り曲げに伴って板体８１，８２が回動する際
に、碁石状部材８４．８５がカバー６１・（第１Ｏ図参
照）内を滑ることより円滑に動作する。また、第１５図
は、軸９３によって回動自在に連結された一対の板体９
１および９２の先端部に、一対の可撓性フィルム９４．
９５を介して、補助板体９６および９７を各々設けた例
を示している。これによれば、通常、対をなしている可
撓性フィルム−９４゜９５間に間隙があるため、曲げに
対しである程度の強度を有している。そして、関節の折
り曲げに伴って板体９１，９２が閉じ、さらに関節を折
り曲げて筋肉が盛り上がると、この盛り上がりに対応し
て第１６図に示すように、外側の可撓性フィルム９５が
内側の可撓性フィルム９４に接触して内方へ押し込み、
この結果、関節を完全に曲げ切るまで、確実に追従して
動作することになる。

次に、この発明の第３実施例について、第１７図および
第１８図を参照して説明する。これらの図において、一
対の板体１０１および１０２を互いに回動自在に連結す
る軸１０３は、板体１０！側に固定されており、板体１
０２に対しては回動自在となっている。そして軸１０３
は、一対の板体１０１，１０２の側方へ延び、小形の可
変抵抗器１０５の回動軸１０５ａに連結されている。こ
の可変抵抗器１０５は、軸１０３が挿通されたパイプ＋
０４を介して板体１０２に固定されている。

これにより、板体１０１と１０２の回動に伴って可変抵
抗器１０５の回動軸１０５ａが回動ｌ１、関節の曲げ角
度が検出される。この場合、第１９図に示すように、可
変抵抗器１０５を板体１０１の側部に組み込み、その回
動軸！０５ａと、軸１０３間をユニバーサルジヨイント
１０８を介して連結する構造としても構わない。このよ
うな第３実施例によれば、関節の曲げ角度を検出する可
変抵抗器！０５を、関節から距離を隔てて配置すること
ができ、関節の折り曲げ動作の邪魔となることがない。

「発明の効果」以上説明したように、この発明によれば、端縁同士が板
面と平行な軸を中心に回動自在に連結された一対の板体
と、前記一対の板体の開閉角度に対応する信号を楽音を
制御するための楽音制御信号として出力する検出手段と
、前記一対の板体が関節の曲げ動作に応じて開閉するよ
うに、該一対の板体を関節の内側の窪みに配置する装着
部材とを設けたので、演奏者の動作の邪魔とならず、ま
た演奏者の激しい動きによって装着位置がずれることな
く、身体各部の関節の曲げ角度に応じて楽音制御を行う
ことができるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１実施例の構成を示す斜視図、第
２図は同実施例を拡大して示した斜視図、第３図は同実
施例の要部の構成を示す一部切欠斜視図、第４図は同実
施例を用いて楽音制御装置を構成した場合の全体構成を
示す正面図、第５図は同実施例の変形例の構成を示す斜
視図、第６図は従来の楽音制御装置の全体構成を示す正
面図、第７図は同楽音制御装置の検出部の構成を示す正
面図、第８図は同楽音制御装置の検出部の構成を示す分
解斜視図、第９図は同楽音制御装置の電気的構成を示す
ブロック図、第１Ｏ図はこの発明の第２実施例の構成を
示す斜視図、第１１図は同実施例の要部の構成を示す一
部切欠斜視図、第１２図は同実施例の要部を拡大して示
した一部切欠斜視図、第１３図（イ）〜（ハ）は同実施
例の要部である検出部の構成を示す図、第１４図〜第１
６図は同実施例の変形例の構成を示す斜視図、第１７図
および第１８図はこの発明の第３実施例の構成を示す斜
視図および一部切欠正面図、第１９図は同実施例の変形
例の構成を示す斜視図である。１０Ｒ・・・・・・右肘用楽音制御用角度センサ、１０
Ｌ・・・・・・左肘用楽音制御用−角度センサ、１１．
１２，７１，７２，８１，８２，９１，９２，１０１．
１０２・・・・・−板体、Ｈ，？３，８３，９３，１０
３・・・・・・軸、１４．７５・・・・・・検出部（検
出手段）、１０５・・・・・・可変抵抗器（検出手段）
、１５．１６・・・・・・装着具（装着部材）、６０・
・・・・・サポータ（装着部材）、１９．７７・・・・
・・摺動接点、２０．７９ａ・・・・・・抵抗体、２３　Ｒ，２３Ｌ・・・・・・ケーブル、２４　Ｒ，２
４Ｌ・・・・・・コネクタ。

Claims

【特許請求の範囲】端縁同士が板面と平行な軸を中心に回動自在に連結され
た一対の板体と、前記一対の板体の開閉角度に対応する信号を楽音を制御
するための楽音制御信号として出力する検出手段と、前記一対の板体が関節の曲げ動作に応じて開閉するよう
に、該一対の板体を関節の内側の窪みに配置する装着部
材と、を具備することを特徴とする楽音制御用角度センサ。