JPH04319602A

JPH04319602A - 曲げ方向検出装置

Info

Publication number: JPH04319602A
Application number: JP3114081A
Authority: JP
Inventors: Takamichi Masubuchi; 増渕　孝道
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 1991-04-18
Filing date: 1991-04-18
Publication date: 1992-11-10
Anticipated expiration: 2011-11-06
Also published as: JP2551260B2

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば、人間の手指
、手首、肘等の肢体各部における関節などの曲げ方向を
検出することができる曲げ方向検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、自然楽器においては、弦
や鍵盤を弾いたり、管を吹いたりして楽音を形成するの
が一般的であり、また、電子楽器の多くは、鍵盤を弾く
ことによって楽音が発生される。

【０００３】ところで、人間の自然な動作に基づいて楽
音を発生することが可能になると、従来の楽器における
弾くという感覚を離れた演奏操作となり、新たな演奏上
の楽しみや、新たな演奏効果を奏することができる。例
えば、手指、手首、肘、肩等の曲げ運動は、日常的な自
然な動作であると共に、ダンス等の振り付けにも用いら
れる場合が多い。したがって、これらの動きに基づいて
楽音を制御することができれば、この動作或いは曲げ運
動を取入れたダンスに応じて楽音制御を行う事が可能に
なる。そこで、このような観点から本出願人は、弾くと
いう概念を離れて、人間の手や足の曲げに応じて楽音を
制御する電子楽器を提案している。

【０００４】この種の電子楽器においては、上述したよ
うに、人間の手や足の曲げ角度を検出するための曲げ角
度検出装置が用いられている。従来の曲げ角度検出装置
では、例えば、２個のポテンションメータの組合せが用
られていた。このような曲げ角度検出装置では、直交す
る２つの方向に対する変化を検出して、曲げ角度を求め
ていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した曲
げ角度検出装置を明確な回転中心を持たないような、例
えば、人体の関節に用いた場合には、関節があらゆる方
向に曲げられるため、従来の上記曲げ角度検出装置では
曲げ角度を検出できないという問題を生じた。また、従
来の曲げ角度検出装置は、上述した検出対称には装着し
にくいという問題が生じた。

【０００６】この発明は上述した事情に鑑みてなされた
もので、あらゆる方向に曲げられる対象物に対して装着
しやすく、常に正確な曲げ角度を含めた曲げ方向を検出
できる曲げ方向検出装置を提供することを目的としてい
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上述した問題点を解決す
るために、この発明では、断面形状が長手方向に均一で
あって、断面形状が前記長手方向の中心軸に対して点対
称である可撓性を有するベース部材と、前記ベース部材
の長手方向の面のうち、対向する面の少なくとも２組の
面上に敷設され、該ベース部材の曲げに応じて抵抗変化
する可撓性の抵抗体と、前記抵抗体の抵抗変化を検出し
、前記ベース部材の曲げ方向に対応した信号を発生する
曲げ方向検出手段とを具備することを特徴とする。

【０００８】

【作用】この発明によれば、ベース部材が曲げられると
、該ベース部材に敷設された抵抗体の抵抗値が変化する
。この抵抗変化は、曲げ方向検出手段によって検出され
る。

【０００９】

【実施例】以下、図面を参照してこの発明の実施例につ
いて説明する。図１は、この発明の実施例によるセンサ
１の構成を示す斜視図である。この図において、ベース
部材２は、その断面が点対称な菱形形状をしており、菱
形を形成する各面には、Ｕ字状の抵抗体１４ａ，１４ｂ
，１４ｃおよび１４ｄが敷設されている。ここで、Ｕ字
状の抵抗体１４ａ〜１４ｄは、ベース部材１３の長手方
向に沿って均一幅のパターンを形成している。そして、
これら抵抗体の各基端部には接続端子が設けられ、これ
ら各接続端子には各々リード線が接続されている（図示
略）。

【００１０】上述したセンサ１は、伸縮自在な布地で縫
製された収納部に収納されている。この収納部が手や足
などの関節に装着されると、関節の曲げ具合に応じて上
記ベース部材２が曲り、この曲り具合に応じて抵抗体１
４ａ〜１４ｄの抵抗値が変化する。そこで、この抵抗値
の変化を検出し、関節の曲げ方向を検出する。

【００１１】ベース部材２の曲げ方向に応じて生じる抵
抗体１４ａ〜１４ｄの抵抗変化は、図２（ａ）および（
ｂ）に示す検出回路によって検出される。この図２（ａ
）において、抵抗体１４ａおよび１４ｄは、抵抗Ｒ，Ｒ
とブリッジ接続されており、該抵抗体１４ａ、１４ｄの
抵抗変化に応じた電圧が差動増幅器３によって検出され
る。この検出された電圧は、Ｘａとして出力される。

【００１２】また、図２（ｂ）において、抵抗体１４ｂ
および１４ｃは、図２（ａ）に示す回路とは別途に、抵
抗Ｒ，Ｒとブリッジ接続されている。抵抗体１４ｂ，１
４ｃの抵抗変化に応じた電圧は、差動増幅器４によって
検出され、電圧Ｘｂとして出力される。

【００１３】この場合、抵抗体１４ａおよび１４ｄは、
図１に示すベクトルＳａの方向に最も感度が高く、抵抗
体１４ｂおよび１４ｃは、同図のベクトルＳｂの方向に
最も感度が高い。したがって、この実施例では、ベクト
ルＳａの方向に対する変化量と、ベクトルＳｂの方向に
対する変化量とに基づいて、ベース部材２の曲げ方向を
検出するようになっている。

【００１４】ここで、本実施例におけるベース部材２の
曲げ方向の検出原理について、図３を参照して説明する
。この場合、ベース部材２の一端を基準となる固定端と
し、他端を曲げ方向に向くとしている。すなわち、他端
の移動量をＸＹ座標上で求めることによって、ベース部
材２の曲げ方向を求める。図において、菱形形状の面Ｓ
１は、曲げられる前の上記ベース部材２の他端に相当す
る。ここで、該他端の角部Ｐ１をＸＹ座標の原点とする
と、該原点に接する面Ｓ１の斜辺は、各々、ｙ＝ａｘお
よびｙ＝−ａｘと表される。

【００１５】次に、面Ｓ１’は、曲げられた後の上記他
端のＸＹ座標上に対する位置を示しており、上記原点に
位置した点Ｐ１が点Ｐ２の位置に移動したことを示す。この点Ｐ２の座標を（ｘ１，ｙ１）とする。また、上述
した斜辺の座標は、各々、次のようになる。

【数１】

【数２】

【００１６】次に、上記（数１）式、（数２）式および
電圧Ｘａ，Ｘｂに基づいて点Ｐ２の座標（ｘ１，ｙ１）
を求めると、次のようになる。

【数３】

【数４】

【００１７】また、点Ｐ２の移動量Ｚは、上記（数３）
、（数４）式から次のようになる。

【数５】このように、抵抗体１４ａ〜１４ｄの抵抗変化から上述
した移動量Ｚおよび座標（ｘ１，ｙ１）を求めることに
よって、ベース部材２の曲げ方向が検出される。

【００１８】なお、上記構成によるベース部材２は、図
１に示したものに限定されるものではなく、例えば、図
４（ａ）に示すような、楕円形状や、または図４（ｂ）
に示すような、６角形状でもよく、ベース部材２の長手
方向の中心軸に対して点対称であればよい。

【００１９】次に、上述した曲げ方向検出装置を電子楽
器に適用した場合の構成について第５図を参照して説明
する。この図において、２０−ａ〜２０−ｅは、右手の
親指〜小指の各指の曲げ角度およびその方向を各々検出
する曲げ方向検出器、２０−ｆ〜２０−ｊは、左手の親
指〜小指の各指の曲げ角度およびその方向を各々検出す
る曲げ方向検出器であり、これらは、図示しない手袋型
の装着具の各収納袋内に各々収納された第１に示すセン
サ１と、第２図に示す検出回路によって各々構成されて
いる。

【００２０】上記曲げ方向検出器２０−ａ〜２０−ｊか
ら各々出力された検出電圧Ｖｓは、Ａ／Ｄコンバータ２
１−ａ〜２１−ｊに供給される。Ａ／Ｄコンバータ２１
−ａ〜２１−ｊは、曲げ方向検出器２０−ａ〜２０−ｊ
から各々供給される検出電圧Ｖｓを所定ビットのデジタ
ルデータに変換するものであり、これにより得られたデ
ータは、マルチプレクサ２２へ供給される。マルチプレ
クサ２２は、そのセレクト端子に供給されるチャンネル
・セレクト信号ＣＳに基づいて、５チャンネル分のＡ／
Ｄコンバータ２１−ａ〜２１−ｊから各々出力されるデ
ータのいずれかを択一選択して出力する。

【００２１】また、２４はＣＰＵ（中央処理装置）、２
５はＣＰＵ２４で用いられるプログラムが記憶されたＲ
ＯＭ（リードオンリメモリ）、２６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
。ＣＰＵ２４は、マルチプレクサ２２に供給するチャン
ネル・セレクト信号ＣＳを順次変化させ、Ａ／Ｄコンバ
ータ２１−ａ〜２１−ｊの出力データを高速でスキャン
し、これにより得られた各チャンネル毎のデータを、音
量データとして逐次ＲＡＭ２６に格納する。

【００２２】また、２７は５チャンネル分の楽音信号を
時分割で生成するＴＧ（トーンジェネレータ）であり、
予め各チャンネル毎に割り当てられた音高（Ｃ１〜Ｅ２
）であって、ＣＰＵ２４から供給された各チャンネル毎
の音量データに応じたレベルの楽音信号を順次サウンド
システム２８へ供給する。サウンドシステム２８はＴＧ
２７から供給された楽音信号を増幅するアンプと、この
アンプで増幅された楽音信号によって駆動されるスピー
カとによって構成されている。

【００２３】次に、上述した構成による電子楽器の動作
について、第６図に示すフローチャートを参照して説明
する。まず、図示せぬ電源スイッチが投入されると、Ｃ
ＰＵ２４はステップＳＰ１において初期設定を行なった
後、ステップＳＰ２へ進み、処理すべきチャンネルを示
す値ｉを１に設定する。次いで、ステップＳＰ３へ進み
、右手親指の曲げ方向を検出する曲げ方向検出器２０−
ａを指定するためのチャンネル・セレクト信号ＣＳをマ
ルチプレクサ２２へ供給し、これにより曲げ方向検出器
２０−ａから供給されたデータを音量データとしてＲＡ
Ｍ２６に格納する。

【００２４】そして、次のステップＳＰ４に進み、ＴＧ
２７の第１チャンネルに対して音量データを供給する。これにより、第１チャンネルに割り当てられたＣ１の音
高であって、右手親指の曲げ方向に応じた音量の楽音サ
ウンドシステム２８のスピーカから発音される。この場
合、指を深く折り曲げる程、音量データの値が大となる
ので、それに応じてサウンドシステム２８から発せられ
る音量も大きくなる。

【００２５】次に、ステップＳＰ５へ進み、処理すべき
チャンネルを示す値ｉを１だけインクリメントしてステ
ップＳＰ６へ進む。このステップＳＰ６においては、値
ｉ＞１０となったか否かが判定され、値ｉ＞１０である
と判断された場合は、次のステップＳＰ７へ進み、値ｉ
が５以下であると判断された場合は、ステップＳＰ３へ
戻る。これにより、ステップＳＰ６において値ｉ＞１０
と判断されるまで、上述したステップＳＰ３〜ＳＰ５を
繰り返し実行し、そして、１０チャンネル分の処理を実
行した後、ステップＳＰ７において、その他の処理を実
行し、再びステップＳＰ２へ戻る。

【００２６】このようにして、右手の親指〜小指と、左
手の親指〜小指を１本づつ折り曲げることにより、音高
がＣ１〜Ｅ２まで変化し、さらに各指を深く折り曲げる
程、各指に対応した音高の音が大きく発音される。

【００２７】

【発明の効果】以上、説明したように、この発明によれ
ば、断面形状が長手方向に均一であって、断面形状が前
記長手方向の中心軸に対して点対称である可撓性を有す
るベース部材と、前記ベース部材の長手方向の面のうち
、対向する面の少なくとも２組の面上に敷設され、該ベ
ース部材の曲げに応じて抵抗変化する可撓性の抵抗体と
、前記抵抗体の抵抗変化を検出し、前記ベース部材の曲
げ方向に対応した信号を発生する曲げ方向検出手段とを
具備したために、あらゆる方向に曲げられる対象物に対
して装着しやすく、常に正確な曲げ方向を検出できると
いう利点が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】　　本発明の一実施例の構造を示す斜視図であ
る。

【図２】　　（ａ）は同実施例における抵抗体１４ａ，
１４ｄの抵抗変化を検出する検出回路であり、（ｂ）は
同実施例における抵抗体１４ｂ，１４ｅの抵抗変化を検
出する検出回路である。

【図３】　　同実施例の検出原理を説明するための概念
図である。

【図４】　　（ａ）および（ｂ）はベース部材２の別形
状の一例を示す斜視図である。

【図５】　　本発明の一実施例による曲げ方向検出器を
用いた電子楽器の構成を示すブロック図である。

【図６】　　図５に示す電子楽器の動作を説明するため
のフローチャートである。

【符号の説明】

１……センサ、２……ベース部材、３，４……差動アン
プ（曲げ方向検出手段）、１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１
４ｄ……抵抗体。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　断面形状が長手方向に均一であって、
断面形状が前記長手方向の中心軸に対して点対称である
可撓性を有するベース部材と、前記ベース部材の長手方
向の面のうち、対向する面の少なくとも２組の面上に敷
設され、該ベース部材の曲げに応じて抵抗変化する可撓
性の抵抗体と、前記抵抗体の抵抗変化を検出し、前記ベ
ース部材の曲げ方向に対応した信号を発生する曲げ方向
検出手段とを具備することを特徴とする曲げ方向検出装
置。