JPH0914904A - 曲げ角度測定センサ - Google Patents
曲げ角度測定センサInfo
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- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/103—Measuring devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
- A61B5/107—Measuring physical dimensions, e.g. size of the entire body or parts thereof
- A61B5/1071—Measuring physical dimensions, e.g. size of the entire body or parts thereof measuring angles, e.g. using goniometers
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
- G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
- G01D5/24—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying capacitance
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- G01D5/2412—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying capacitance by relative movement of capacitor electrodes by varying overlap
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- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】導電材の櫛形部分を有する第１エレメントと導
電材の櫛形部分を有する第２エレメントから成る容量性
曲げセンサを提供すること。 【解決手段】第１エレメントの櫛形部分と第２エレメン
トの櫛形部分との間に絶縁材が配列されている。第１エ
レメントは第２エレメントに接着されており、第１エレ
メントと第２エレメントが曲げれらる時に、第１エレメ
ントの櫛形部分が第２エレメントの櫛形部分に比例して
スライドする。曲げ角度は、第１エレメントの櫛形部分
と第２エレメントの櫛形部分とのアライメントに従っ
て、測定される。センサは、人間の指に取付けて、指の
曲げ角度を測定するか、人体の関節に取付けて、関節の
曲げ角度を測定することができる。
電材の櫛形部分を有する第２エレメントから成る容量性
曲げセンサを提供すること。 【解決手段】第１エレメントの櫛形部分と第２エレメン
トの櫛形部分との間に絶縁材が配列されている。第１エ
レメントは第２エレメントに接着されており、第１エレ
メントと第２エレメントが曲げれらる時に、第１エレメ
ントの櫛形部分が第２エレメントの櫛形部分に比例して
スライドする。曲げ角度は、第１エレメントの櫛形部分
と第２エレメントの櫛形部分とのアライメントに従っ
て、測定される。センサは、人間の指に取付けて、指の
曲げ角度を測定するか、人体の関節に取付けて、関節の
曲げ角度を測定することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は容量センサに関連す
るものであり、更に詳しく述べれば、曲げ角度を測定す
る容量センサに関連する。
るものであり、更に詳しく述べれば、曲げ角度を測定す
る容量センサに関連する。
【０００２】
【従来の技術】ユーザの指、手、頭又は他の身体的関節
の位置及び方向を読取るインターフェースは、コンピュ
ータ・ゲーム・システム、仮想キーボード、双方向ビジ
ュアライゼーション、及び３次元グラフィクス・システ
ム等の多数のアプリケーションの中で不可欠な部分であ
る。
の位置及び方向を読取るインターフェースは、コンピュ
ータ・ゲーム・システム、仮想キーボード、双方向ビジ
ュアライゼーション、及び３次元グラフィクス・システ
ム等の多数のアプリケーションの中で不可欠な部分であ
る。
【０００３】従来のシステムでは、Ｐｏｌｈｅｍｕｓ社
が製造した３次元位置読取り装置（センサ）等は、一般
的にはユーザの身体の各部分（手や頭など）に取付け
て、ユーザのそれぞれの身体部分の位置を決定する。更
に、ユーザは一般的には手袋を付ける。これは、ユーザ
の指の曲げ角度を測定するベンド・アングル・センサを
含む。今まで開発されたベンド・アングル・センサは、
値段的に安いが不正確であるか、正確ではあるが非常に
高価のどちらかである。
が製造した３次元位置読取り装置（センサ）等は、一般
的にはユーザの身体の各部分（手や頭など）に取付け
て、ユーザのそれぞれの身体部分の位置を決定する。更
に、ユーザは一般的には手袋を付ける。これは、ユーザ
の指の曲げ角度を測定するベンド・アングル・センサを
含む。今まで開発されたベンド・アングル・センサは、
値段的に安いが不正確であるか、正確ではあるが非常に
高価のどちらかである。
【０００４】例えば、Ｍａｔｔｅｌ社は曲げた時に抵抗
値が変化する弾力性のある抵抗器を使用する安価で、手
の位置にインターフェースを有する手袋（ｈａｎｄ−ｐ
ｏｓｉｔｉｏｎ−ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）を製造してい
る。この技術は、曲げ角度の感知性と再現性に制約があ
る。他の例では、ＶＰＬリサーチ社では、光ファイバの
曲げ具合から光の減少を読取り、指の曲げ角度を測定す
る高価な、ハンド・ポジション・インターフェース手袋
を開発している。この読取り技術は、単に曲げの大きさ
のみで、曲げ方向に関する情報を提供しない。
値が変化する弾力性のある抵抗器を使用する安価で、手
の位置にインターフェースを有する手袋（ｈａｎｄ−ｐ
ｏｓｉｔｉｏｎ−ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）を製造してい
る。この技術は、曲げ角度の感知性と再現性に制約があ
る。他の例では、ＶＰＬリサーチ社では、光ファイバの
曲げ具合から光の減少を読取り、指の曲げ角度を測定す
る高価な、ハンド・ポジション・インターフェース手袋
を開発している。この読取り技術は、単に曲げの大きさ
のみで、曲げ方向に関する情報を提供しない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】したがって、当該技術
において、指及び他の身体部位の曲げ角度を読取る、正
確でありながら安価な手段を提供する必要がある。更に
詳しく言えば、「後方」曲げ角度を測定するセンサ（例
えば、手首の「上・下」方向の曲げ）、即ち、垂直面の
曲げ角度を測定するセンサ（例えば、親指又は手首の
「上」方向と「下」方向の曲げに代表される第１平面
と、親指又は手首の「横方向」で代表される第２平面）
を提供する必要がある。
において、指及び他の身体部位の曲げ角度を読取る、正
確でありながら安価な手段を提供する必要がある。更に
詳しく言えば、「後方」曲げ角度を測定するセンサ（例
えば、手首の「上・下」方向の曲げ）、即ち、垂直面の
曲げ角度を測定するセンサ（例えば、親指又は手首の
「上」方向と「下」方向の曲げに代表される第１平面
と、親指又は手首の「横方向」で代表される第２平面）
を提供する必要がある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の問題と、当該技術
の関連する問題は、本発明、即ち、容量曲げセンサの方
法により解決される。これは、導電材で櫛形部分を有す
る第１エレメントと導電材で櫛形部分を有する第２エレ
メントを含む。絶縁材が第１エレメントの櫛形部分と第
２エレメントの櫛形部分の間に配置される。第１エレメ
ントは第２エレメントに接着され、その結果、第１エレ
メントと第２エレメントが曲げられると、第１エレメン
トの櫛形部分は、第２エレメントの櫛形部分に対応して
スライドする。曲げ角度は、第１エレメントの櫛形部分
と第２エレメントの櫛形部分との位置合わせをすること
により測定される。
の関連する問題は、本発明、即ち、容量曲げセンサの方
法により解決される。これは、導電材で櫛形部分を有す
る第１エレメントと導電材で櫛形部分を有する第２エレ
メントを含む。絶縁材が第１エレメントの櫛形部分と第
２エレメントの櫛形部分の間に配置される。第１エレメ
ントは第２エレメントに接着され、その結果、第１エレ
メントと第２エレメントが曲げられると、第１エレメン
トの櫛形部分は、第２エレメントの櫛形部分に対応して
スライドする。曲げ角度は、第１エレメントの櫛形部分
と第２エレメントの櫛形部分との位置合わせをすること
により測定される。
【０００７】前記センサは、人間の指に結び付けて指の
曲げ角度を測定し、人体の関節に結び付けて関節の曲げ
角度を測定することができる。
曲げ角度を測定し、人体の関節に結び付けて関節の曲げ
角度を測定することができる。
【０００８】本発明に従って、ユーザの１つ以上の関係
の曲げ角度は容量性センサ１０で測定される。図１に示
されるように、容量性センサは、プラスチックのように
柔軟性があり、絶縁材で構成される、少くとも２つ以上
のエレメント１１、１３を含む。各エレメントの片側の
表面は、金属被膜又は導電ポリマー等導電材からなる櫛
形１５、１７及び櫛材料を覆う絶縁層１９、２１とを有
する。
の曲げ角度は容量性センサ１０で測定される。図１に示
されるように、容量性センサは、プラスチックのように
柔軟性があり、絶縁材で構成される、少くとも２つ以上
のエレメント１１、１３を含む。各エレメントの片側の
表面は、金属被膜又は導電ポリマー等導電材からなる櫛
形１５、１７及び櫛材料を覆う絶縁層１９、２１とを有
する。
【０００９】図２に示すように、曲げ角度を測定するた
めに、２つのエレメント１１、１３は、２つの櫛形１
５、１７が非常に接近して配置され、１以上の絶縁層だ
けで分離されている。２つのエレメント１１、１３は、
それで共に接着される。なるべくなら、各エレメント１
１、１３の櫛形１５、１７はエレメントの片端近くに配
置し、該エレメント図３に示すように反対側の端に共に
接着される。電気接点２３、２５（線）は、導電性櫛形
１５、１７に貼り付けられる。２つのエレメント１１、
１３は柔軟性のあるプラスチック・チューブ（示されて
いない）又は他の構造体の中に配置され、これは該２つ
のエレメント１１、１３を含み、かつそれらのエレメン
トを共に押し続ける。
めに、２つのエレメント１１、１３は、２つの櫛形１
５、１７が非常に接近して配置され、１以上の絶縁層だ
けで分離されている。２つのエレメント１１、１３は、
それで共に接着される。なるべくなら、各エレメント１
１、１３の櫛形１５、１７はエレメントの片端近くに配
置し、該エレメント図３に示すように反対側の端に共に
接着される。電気接点２３、２５（線）は、導電性櫛形
１５、１７に貼り付けられる。２つのエレメント１１、
１３は柔軟性のあるプラスチック・チューブ（示されて
いない）又は他の構造体の中に配置され、これは該２つ
のエレメント１１、１３を含み、かつそれらのエレメン
トを共に押し続ける。
【００１０】図３に示されたように、センサ１０が軸Ａ
付近で（図の平面に垂直に、２つの柔軟性のあるエレメ
ント１１、１３は互いを基準としてスライドする。但
し、互いに接着された一方の端は除く。２つの導電櫛１
５、１７は互いを基準としてスライドするとき、静電容
量は該導電櫛の歯が揃ったときの最大値から片方の櫛の
歯が他の櫛の歯のスペースと揃ったときの最小値まで変
化する。したがって、２つの櫛形間の静電容量は、曲げ
角度の範囲に対するセンサの曲げ角度に直線的に正比例
する。
付近で（図の平面に垂直に、２つの柔軟性のあるエレメ
ント１１、１３は互いを基準としてスライドする。但
し、互いに接着された一方の端は除く。２つの導電櫛１
５、１７は互いを基準としてスライドするとき、静電容
量は該導電櫛の歯が揃ったときの最大値から片方の櫛の
歯が他の櫛の歯のスペースと揃ったときの最小値まで変
化する。したがって、２つの櫛形間の静電容量は、曲げ
角度の範囲に対するセンサの曲げ角度に直線的に正比例
する。
【００１１】櫛形１５、１７の整列は、曲げ角度ゼロの
時にずれているように選択される。これは、識別した
り、測定したりするために正方向又は、逆方向に曲げる
ことができるようにするため。更に、絶縁層の厚さ、櫛
歯のスペース、及び接着箇所は測定される静電容量が求
める曲げ角度の範囲全体にわたって曲げ角度の線形測定
となるように選択される。
時にずれているように選択される。これは、識別した
り、測定したりするために正方向又は、逆方向に曲げる
ことができるようにするため。更に、絶縁層の厚さ、櫛
歯のスペース、及び接着箇所は測定される静電容量が求
める曲げ角度の範囲全体にわたって曲げ角度の線形測定
となるように選択される。
【００１２】初期の櫛形のアライメントは要求された曲
げ角度の範囲を保証するために製造段階で行われている
が、各ユーザ・セッションに対して、より正確な校正手
順を実行することができる。例えば、２つ以上の事前定
義位置で、センサの応答を測定することにより実行でき
る。１本以上の指センサを校正するためには、ユーザに
先ず、両手を握ってこぶしを作り、次いで、手を開いて
すべての指をできる限り伸ばすようにさせる。
げ角度の範囲を保証するために製造段階で行われている
が、各ユーザ・セッションに対して、より正確な校正手
順を実行することができる。例えば、２つ以上の事前定
義位置で、センサの応答を測定することにより実行でき
る。１本以上の指センサを校正するためには、ユーザに
先ず、両手を握ってこぶしを作り、次いで、手を開いて
すべての指をできる限り伸ばすようにさせる。
【００１３】他の測定技術と異なり、本発明の容量性曲
げ角度センサは軸となる方向を除いて、軸の周辺で起り
得る曲げやねじれに比較的影響を受けない。更に、完全
な位置情報を得るために別個のセンサを使用して、別の
方向について同一関節の曲げ角度を測定することができ
る。
げ角度センサは軸となる方向を除いて、軸の周辺で起り
得る曲げやねじれに比較的影響を受けない。更に、完全
な位置情報を得るために別個のセンサを使用して、別の
方向について同一関節の曲げ角度を測定することができ
る。
【００１４】図６に示すように、発信器と周波数カウン
タからなる簡単なインターフェース回路を使用して、セ
ンサ１０の曲げ角度に比例したディジタル・インターフ
ェースを生成する。更に詳しく述べれば、容量性センサ
１０のワイヤ・コンタクト２３、２５は、センサ１０の
曲げ角度によりセットされたセンサ１０のキャラクタ静
電容量Ｃに比例する周波数の信号を生成するし張発振器
に入力される。し張発振器の出力と固定基準周波数ｆ
refを有する信号は、周波数カウンタに入力される。基
準周波数ｆrefは、し張発振器から出力される信号の最
大周波数より遥かに高い方が良い。周波数カウンタは、
し張発振器の出力の周波数と固定基準周波数ｆref間の
関係を表すディジタル信号を出力する。したがって、こ
れは、センサ１０の曲げ角度に比例する。周波数カウン
タからのディジタル信号出力は、センサ１０の曲げ角度
を決定するために定期的に読取られる。加えて、図７に
示すように、１対以上のセンサ／オシレータ（発振器）
が周波数カウンタに投入できるようにデマルチプレクサ
を使用することができる。このようにして、多数のセン
サ１０から曲げ角度出力を測定するのに必要なコンポー
ネントの数を減らすことができる。更に、図６の周波数
カウンタの機能は、図８に示される周波数・電圧変換器
及びアナログ・ディジタル変換器により実行することが
できる。周波数・電圧変換器は、電圧制御発振器及び、
フェーズ・ロック・ループを含み得る。
タからなる簡単なインターフェース回路を使用して、セ
ンサ１０の曲げ角度に比例したディジタル・インターフ
ェースを生成する。更に詳しく述べれば、容量性センサ
１０のワイヤ・コンタクト２３、２５は、センサ１０の
曲げ角度によりセットされたセンサ１０のキャラクタ静
電容量Ｃに比例する周波数の信号を生成するし張発振器
に入力される。し張発振器の出力と固定基準周波数ｆ
refを有する信号は、周波数カウンタに入力される。基
準周波数ｆrefは、し張発振器から出力される信号の最
大周波数より遥かに高い方が良い。周波数カウンタは、
し張発振器の出力の周波数と固定基準周波数ｆref間の
関係を表すディジタル信号を出力する。したがって、こ
れは、センサ１０の曲げ角度に比例する。周波数カウン
タからのディジタル信号出力は、センサ１０の曲げ角度
を決定するために定期的に読取られる。加えて、図７に
示すように、１対以上のセンサ／オシレータ（発振器）
が周波数カウンタに投入できるようにデマルチプレクサ
を使用することができる。このようにして、多数のセン
サ１０から曲げ角度出力を測定するのに必要なコンポー
ネントの数を減らすことができる。更に、図６の周波数
カウンタの機能は、図８に示される周波数・電圧変換器
及びアナログ・ディジタル変換器により実行することが
できる。周波数・電圧変換器は、電圧制御発振器及び、
フェーズ・ロック・ループを含み得る。
【００１５】図４に示すように、本発明の多数の容量性
曲げ角度センサ１０は、手袋５０に取り付けることによ
り人間の手の各指の曲げ角度を測定することができる。
更に、多数のセンサ１０は、手の各指の位置を測定する
ことにも使用できる。例えば、指の位置を測定するため
には、３個のセンサ１０が使用される。その内２個のセ
ンサは２本の主要な指関節の上に位置するように手袋５
０に取付けられ、３つ目のセンサは指のベースの上に位
置するように手袋５０に取付けられる。この場合、前記
２個のセンサは指２個所の主要な関節のカール曲げを測
定し、３番目のセンサは、手の指の横方向の曲げを測定
する。
曲げ角度センサ１０は、手袋５０に取り付けることによ
り人間の手の各指の曲げ角度を測定することができる。
更に、多数のセンサ１０は、手の各指の位置を測定する
ことにも使用できる。例えば、指の位置を測定するため
には、３個のセンサ１０が使用される。その内２個のセ
ンサは２本の主要な指関節の上に位置するように手袋５
０に取付けられ、３つ目のセンサは指のベースの上に位
置するように手袋５０に取付けられる。この場合、前記
２個のセンサは指２個所の主要な関節のカール曲げを測
定し、３番目のセンサは、手の指の横方向の曲げを測定
する。
【００１６】図５に示すように、本発明の容量性曲げ角
度センサ１０は、人間の手足の相対的位置と動きを決定
するために、人体のあらゆる関節の曲げ角度を測定する
ために使用できる。膝や肘のような、単純に曲がる関節
の曲げ角度を測定する場合にはセンサ１０ １個で十分
である。しかし、例えば肩や首のように、複雑に曲がる
関節（即ち、２個以上の曲げ軸を有するそれらの関節）
の曲げ角度を決定するには３個のセンサが必要となる。
例えば、２個のセンサで、人間の手関節の曲げ角度を決
定するのに使用され、残りの１個のセンサで、手関節の
「ねじれ」を決定するために使用される。背骨の曲げ角
度を測定するためには、求める解決方法により数個のセ
ンサが必要となる。各種関節の曲げ角度を測定するため
には、ボディ・スーツのようにぴったり体に合った衣服
又はシャツの袖のような衣服の一部にセンサを組込むこ
とができる。
度センサ１０は、人間の手足の相対的位置と動きを決定
するために、人体のあらゆる関節の曲げ角度を測定する
ために使用できる。膝や肘のような、単純に曲がる関節
の曲げ角度を測定する場合にはセンサ１０ １個で十分
である。しかし、例えば肩や首のように、複雑に曲がる
関節（即ち、２個以上の曲げ軸を有するそれらの関節）
の曲げ角度を決定するには３個のセンサが必要となる。
例えば、２個のセンサで、人間の手関節の曲げ角度を決
定するのに使用され、残りの１個のセンサで、手関節の
「ねじれ」を決定するために使用される。背骨の曲げ角
度を測定するためには、求める解決方法により数個のセ
ンサが必要となる。各種関節の曲げ角度を測定するため
には、ボディ・スーツのようにぴったり体に合った衣服
又はシャツの袖のような衣服の一部にセンサを組込むこ
とができる。
【００１７】本発明の応用としては、実際のキーボード
を使用しないで、指の動きが想像上のキーボードのキー
・ストロークとして解釈される仮想キーボードを含み、
これは、仮想キーボードの形状及び機能を自在に変える
ことを可能にする。これは、仮想現実として知られた広
い応用分野の１例にすぎない。コンピュータ・ゲームは
別の応用である。
を使用しないで、指の動きが想像上のキーボードのキー
・ストロークとして解釈される仮想キーボードを含み、
これは、仮想キーボードの形状及び機能を自在に変える
ことを可能にする。これは、仮想現実として知られた広
い応用分野の１例にすぎない。コンピュータ・ゲームは
別の応用である。
【００１８】他の応用分野はバイオ・フィードバック技
術に本発明のセンサを使用することである。例えば、本
発明のセンサは背骨の曲げ角度を測定するのに使用さ
れ、正しい（又は不正確な）姿勢がとれたか否かユーザ
に通知される。他の例では、本発明のセンサは、安価
で、ポータブルで、多分、身に付けられる装置を使っ
て、手足の関節の屈伸運動の測定をすることにより理学
療法実習を他覚的にモニタするのに使用できる。
術に本発明のセンサを使用することである。例えば、本
発明のセンサは背骨の曲げ角度を測定するのに使用さ
れ、正しい（又は不正確な）姿勢がとれたか否かユーザ
に通知される。他の例では、本発明のセンサは、安価
で、ポータブルで、多分、身に付けられる装置を使っ
て、手足の関節の屈伸運動の測定をすることにより理学
療法実習を他覚的にモニタするのに使用できる。
【００１９】まとめとして、本発明の構成に関して以下
の事項を開示する。
の事項を開示する。
【００２０】（１）（ａ） 導電材で櫛形部分を有する
第１エレメントと、（ｂ） 導電材で櫛形部分を有する
第２エレメントと、（ｃ） 前記第１エレメントの前記
櫛形部分と、前記第２エレメントの前記櫛形部分との間
の絶縁材と、を有し、前記第１エレメントは前記第２エ
レメントに接着され、前記第１エレメントと前記第２エ
レメントが曲げられた時、前記第１エレメントの前記櫛
形部分が前記第２エレメントの前記櫛形部分に比例して
スライドし、及び前記曲げ角度は、前記第１エレメント
の前記櫛形部分と前記第２エレメントの前記櫛形部分と
のアライメント（位置合わせ）に従って測定される、曲
げ角度を測定するセンサ。 （２） 前記導電材が金属である、（１）に記載のセン
サ。 （３） 前記導電材が導電ポリマである、（１）に記載
のセンサ。 （４） 前記第１エレメントと前記第２エレメントの各
々が第１の先端を有し、その反対側に第２の先端を有す
る、前記センサであって、第１エレメントの第１先端
は、第２エレメントの前記第１先端に接着され、前記第
１エレメント及び第２エレメントの前記櫛形部分は、そ
れぞれ、前記第１及び第２エレメントの前記第２先端近
くに配置されている、（１）に記載のセンサ。 （５） 前記センサは、人間の指に取付けられており、
前記指の曲げ角度を測定する、（１）に記載のセンサ。 （６） 前記センサは、人体の関節に取付けられてお
り、前記関節の曲げ角度を測定する、（１）に記載のセ
ンサ。
第１エレメントと、（ｂ） 導電材で櫛形部分を有する
第２エレメントと、（ｃ） 前記第１エレメントの前記
櫛形部分と、前記第２エレメントの前記櫛形部分との間
の絶縁材と、を有し、前記第１エレメントは前記第２エ
レメントに接着され、前記第１エレメントと前記第２エ
レメントが曲げられた時、前記第１エレメントの前記櫛
形部分が前記第２エレメントの前記櫛形部分に比例して
スライドし、及び前記曲げ角度は、前記第１エレメント
の前記櫛形部分と前記第２エレメントの前記櫛形部分と
のアライメント（位置合わせ）に従って測定される、曲
げ角度を測定するセンサ。 （２） 前記導電材が金属である、（１）に記載のセン
サ。 （３） 前記導電材が導電ポリマである、（１）に記載
のセンサ。 （４） 前記第１エレメントと前記第２エレメントの各
々が第１の先端を有し、その反対側に第２の先端を有す
る、前記センサであって、第１エレメントの第１先端
は、第２エレメントの前記第１先端に接着され、前記第
１エレメント及び第２エレメントの前記櫛形部分は、そ
れぞれ、前記第１及び第２エレメントの前記第２先端近
くに配置されている、（１）に記載のセンサ。 （５） 前記センサは、人間の指に取付けられており、
前記指の曲げ角度を測定する、（１）に記載のセンサ。 （６） 前記センサは、人体の関節に取付けられてお
り、前記関節の曲げ角度を測定する、（１）に記載のセ
ンサ。
【図１】組立てる前に本発明の容量性曲げ角度センサの
２本の導電材ストリップを絵で示したものである。
２本の導電材ストリップを絵で示したものである。
【図２】本発明の容量性曲げ角度センサの平面図であ
る。一方の端に近い櫛が僅かにずれているが、これは当
該ページに対して並行において又、センサの長手方向の
軸を垂直に該センサを僅かに曲げたことによる。
る。一方の端に近い櫛が僅かにずれているが、これは当
該ページに対して並行において又、センサの長手方向の
軸を垂直に該センサを僅かに曲げたことによる。
【図３】本発明の容量性曲げ角度センサを９０°曲げた
場合の側面図である。
場合の側面図である。
【図４】人間の手の１本以上の指及び／又は親指を曲げ
角度を測定するために本発明の容量性曲げ角度センサを
手袋に取付けた絵を示す。
角度を測定するために本発明の容量性曲げ角度センサを
手袋に取付けた絵を示す。
【図５】人体の各種関節の曲げ角度を測定するために、
本発明の容量性曲げ角度センサをボディー・スーツに取
付けた絵を示す。
本発明の容量性曲げ角度センサをボディー・スーツに取
付けた絵を示す。
【図６】センサの曲げ角度に比例してディジタル信号を
生成するために、本発明のセンサにインターフェースす
る回路の機能ブロック図である。
生成するために、本発明のセンサにインターフェースす
る回路の機能ブロック図である。
【図７】センサの曲げ角度に比例してディジタル信号を
生成するために、本発明のセンサにインターフェースす
る回路の機能ブロック図である。
生成するために、本発明のセンサにインターフェースす
る回路の機能ブロック図である。
【図８】センサの曲げ角度に比例してディジタル信号を
生成するために、本発明のセンサにインターフェースす
る回路の機能ブロック図である。
生成するために、本発明のセンサにインターフェースす
る回路の機能ブロック図である。
１０ センサ １１、１３ フレキシブル・エレメント １５、１７ 櫛形導電材 １９、２０ 絶縁層 ２３、２５ 電気接点 ５０ 手袋
フロントページの続き (72)発明者 フィリップ・ジョン・レッスル アメリカ合衆国10536、ニューヨーク州、 カトナ、ホイットロックビル・ロード 31
Claims (6)
- 【請求項１】（ａ） 導電材で櫛形部分を有する第１エ
レメントと、（ｂ） 導電材で櫛形部分を有する第２エ
レメントと、（ｃ） 前記第１エレメントの前記櫛形部
分と、前記第２エレメントの前記櫛形部分との間の絶縁
材と、を有し、 前記第１エレメントは前記第２エレメントに接着され、
前記第１エレメントと前記第２エレメントが曲げられた
時、前記第１エレメントの前記櫛形部分が前記第２エレ
メントの前記櫛形部分に比例してスライドし、及び前記
曲げ角度は、前記第１エレメントの前記櫛形部分と前記
第２エレメントの前記櫛形部分とのアライメント（位置
合わせ）に従って測定される、曲げ角度を測定するセン
サ。 - 【請求項２】前記導電材が金属である、請求項１に記載
のセンサ。 - 【請求項３】前記導電材が導電ポリマである、請求項１
に記載のセンサ。 - 【請求項４】前記第１エレメントと前記第２エレメント
の各々が第１の先端を有し、その反対側に第２の先端を
有する、前記センサであって、第１エレメントの第１先
端は、第２エレメントの前記第１先端に接着され、前記
第１エレメント及び第２エレメントの前記櫛形部分は、
それぞれ、前記第１及び第２エレメントの前記第２先端
近くに配置されている、請求項１に記載のセンサ。 - 【請求項５】前記センサは、人間の指に取付けられてお
り、前記指の曲げ角度を測定する、請求項１に記載のセ
ンサ。 - 【請求項６】前記センサは、人体の関節に取付けられて
おり、前記関節の曲げ角度を測定する、請求項１に記載
のセンサ。
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|---|---|---|---|
| US496236 | 1995-06-28 | ||
| US08/496,236 US5610528A (en) | 1995-06-28 | 1995-06-28 | Capacitive bend sensor |
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|---|---|
| JPH0914904A true JPH0914904A (ja) | 1997-01-17 |
| JP3210574B2 JP3210574B2 (ja) | 2001-09-17 |
Family
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11361196A Expired - Fee Related JP3210574B2 (ja) | 1995-06-28 | 1996-05-08 | 曲げ角度測定センサ |
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| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5610528A (ja) |
| JP (1) | JP3210574B2 (ja) |
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