JPH10176919A - 形状入力装置 - Google Patents

形状入力装置

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JPH10176919A
JPH10176919A JP8338529A JP33852996A JPH10176919A JP H10176919 A JPH10176919 A JP H10176919A JP 8338529 A JP8338529 A JP 8338529A JP 33852996 A JP33852996 A JP 33852996A JP H10176919 A JPH10176919 A JP H10176919A
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Kazuhiko Arai
和彦 荒井
Susumu Tate
▲すすむ▼ 舘
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Abstract

(57)【要約】 【課題】対象物体の形状変化を高精度且つ簡単に入力す
ることが可能な形状入力装置を提供する。 【解決手段】手４の形状変化を検出するように、手首２
０から指先１０に亘って延出した形状入力アセンブリ２
を備えており、形状入力アセンブリには、手の各関節相
互間に配置され且つ各関節相互間の伸縮量を別々に検出
可能な第１〜第４の伸縮量検出ユニット８ａ，８ｂ，８
ｃ，８ｄと、手の各関節の屈曲量を別々に検出可能な屈
曲量検出ユニットと、手の寸法及び形状に対応して伸縮
量検出ユニット及び屈曲量検出ユニットを組み合わせる
ことが可能な連結手段３８とが設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、対象物体の形状の
変化を測定し、その測定情報を例えば計測器に入力可能
な形状入力装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、例えば特公平１−５６６８４号公
報、特開平５−１１３３２７号公報、特開平７−１８４
８８２号公報に開示された形状入力装置が知られてい
る。これら形状入力装置は、いずれも、例えば手首や腕
等の関節に沿って回動自在にセット可能な棒状部材とこ
の棒状部材の回動角度を検出可能な検出手段とを備えて
おり、関節が変形した際に検出手段によって検出された
棒状部材の回動角度に基づいて、関節の変形状態を認識
している。
【０００３】しかしながら、関節の変形状態は、上記棒
状部材の回動角度変化だけで特定できるような単純な変
形成分ではない。特に、手や指の関節の動きは、回転運
動及び伸縮運動が複雑に絡み合って構成されるため、上
述したような単純な構成を有する角度検出装置では、手
や指の関節の変形状態を把握することは困難である。
【０００４】また、例えば特開平５−１４９７０６号公
報及び特開平６−３４６５号公報には、複数の関節から
成る手や指の変形状態を検出可能な形状入力装置が開示
されている。
【０００５】特開平５−１４９７０６号公報の形状入力
装置は、可撓性手袋の各指部に沿って延出し且つ手や指
の関節の屈曲量に応じて抵抗値が変化する曲げセンサを
備えており、この曲げセンサの抵抗値の変化に基づい
て、外観上最も大きく曲げられている手や指の形状変化
を検出することができるように構成されている（第１の
従来技術という）。
【０００６】特開平６−３４６５号公報の形状入力装置
は、可撓性手袋の各関節部に塗布され且つ手や指の関節
の屈曲量に応じて抵抗値が変化する導電性ゲルを備えて
おり、これら導電性ゲルの夫々の抵抗値の変化に基づい
て、手や指の形状変化を検出することができるように構
成されている（第２の従来技術という）。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記第１及び第２の従
来技術において、曲げセンサ及び導電性ゲルは、可撓性
手袋に直接設けられている。このため、ある関節が屈曲
すると、その屈曲運動が可撓性手袋を介して他の関節の
部分に伝達され、その部分の曲げセンサ及び導電性ゲル
の抵抗値を変化させてしまう場合がある。特に、第２の
従来技術では、関節屈曲時に生じる各導電性ゲルの相互
の相対並進変位と関節の屈曲変位に起因した歪みの影響
が混在して検出されてしまう場合がある。この結果、手
や指の形状変化を正確に入力することが困難になってし
まうといった問題が生じる場合がある。この場合、入力
データに信号処理を施すことによって手や指の形状変化
を正確に再現する方法も考えれるが、この方法では、各
使用者毎に手や指の関節相互の長さ等を予め測定した
り、或いは、各使用者毎に入力用プログラムを設定し直
す作業が別途必要となる。
【０００８】本発明は、このような課題を解決するため
に成されており、その目的は、対象物体の形状変化を高
精度且つ簡単に入力することが可能な形状入力装置を提
供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明の形状入力装置は、形状が変化する対
象物体の形状変化を検出可能であって且つ前記対象物体
に着脱自在に取付可能な少なくとも１つの形状入力アセ
ンブリを備えており、この形状入力アセンブリには、前
記対象物体の伸縮量を検出可能な少なくとも１つの伸縮
量検出ユニットと、前記対象物体の屈曲量を検出可能な
少なくとも１つの屈曲量検出ユニットと、前記対象物体
の寸法及び形状に対応して伸縮量検出ユニット及び屈曲
量検出ユニットを組み合わせることが可能な連結手段と
が設けられている。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の第１の実施の形態
に係る形状入力装置について、図１〜図３を参照して説
明する。図１〜図３に示すように、本実施の形態の形状
入力装置は、形状が変化する対象物体の形状変化を検出
可能であって且つ前記対象物体に着脱自在に取付可能な
少なくとも１つの形状入力アセンブリ２を備えており、
この形状入力アセンブリ２には、前記対象物体の伸縮量
を検出可能な少なくとも１つの伸縮量検出ユニットと、
前記対象物体の屈曲量を検出可能な少なくとも１つの屈
曲量検出ユニットと、前記対象物体の寸法及び形状に対
応して伸縮量検出ユニット及び屈曲量検出ユニットを組
み合わせることが可能な連結手段とが設けられている。
【００１１】本実施の形態の形状入力装置には、形状入
力アセンブリ２を対象物体に密着させる密着手段が設け
られている。形状入力装置に適用可能な対象物体として
は、例えば人の手や指又は脚或いはこれ以外の種々の形
状可変物等が挙げられるが、本実施の形態では、その一
例として、人の手４（図１（ｂ）参照）を適用する。こ
の場合、密着手段としては、人の手４の寸法や形状に対
応して弾性変形することによって、形状入力アセンブリ
２を人の手に密着させる可撓性手袋６（例えば、シリコ
ン性ゴム手袋）を適用することとする（図１参照）。
【００１２】図１（ａ）に示すように、本実施の形態の
形状入力装置には、手首から５本の指先に亘って夫々延
出した５つの形状入力アセンブリ２が可撓性手袋６に着
脱自在に取り付けられている。なお、これら形状入力ア
センブリ２は、その寸法が各指毎に異なる点を除いて同
一の構成を有しているため、以下の説明では、その一例
として、人差し指に沿って延出した形状入力アセンブリ
２の構成（図１（ｂ）参照）についてのみ説明を加え
る。
【００１３】図１（ｂ）及び図２に示すように、形状入
力アセンブリ２には、手４の関節相互間に配置された第
１〜第４の伸縮量検出ユニット８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ
が設けられている。具体的には、第１の伸縮量検出ユニ
ット８ａは指先１０と第１関節１２との間に、第２の伸
縮量検出ユニット８ｂは第１関節１２と第２関節１４と
の間に、第３の伸縮量検出ユニット８ｃは第２関節１４
と第３関節１６との間に、第４の伸縮量検出ユニット８
ｄは第３関節１６と手首関節１８との間に夫々配置され
ている。なお、本実施の形態では、指先１０から手首２
０に向かって第１関節１２、第２関節１４、第３関節１
６と数えることとする。
【００１４】図２及び図３（ｃ）に示すように、第１〜
第３の伸縮量検出ユニット８ａ，８ｂ，８ｃは、夫々、
一対の基台２２ａ，２２ｂと、これら基台２２ａ，２２
ｂに支持された伸縮機構と、この伸縮機構の伸縮量を光
学的に検出可能な検出手段とを備えている。なお、本実
施の形態において、一対の基台２２ａ，２２ｂのうち、
指先側の基台を前側基台２２ａ、手首側の基台を後側基
台２２ｂと呼ぶこととする。なお、図２では、第２の伸
縮量検出ユニット８ｂを省略した。
【００１５】伸縮機構は、後側基台２２ｂから延出した
中空のガイド部材２４と、前側基台２２ａから延出し且
つガイド部材２４内を摺動可能に構成された中空の摺動
部材２６とを備えており、摺動部材２６がガイド部材２
４に沿って相対的に摺動することによって、前側基台２
２ａと後側基台２２ｂとの間の距離が相対的に変化する
ように構成されている。これら前側基台２２ａと後側基
台２２ｂは、取付手段（図示しない）によって可撓性手
袋６に着脱自在に取り付けられている。なお、取付手段
としては、例えば接着剤やベルクロテープを用いること
が可能である。
【００１６】検出手段は、後側基台２２ｂに内蔵された
発光素子２８と、前側基台２２ａに内蔵され且つ受光量
に対応した電気信号を出力可能な受光素子３０とを備え
ており、発光素子２８から発光した光がガイド部材２４
及び摺動部材２６内を通過して受光素子３０に照射され
るように、発光素子２８及び受光素子３０は、互いに対
向して配置されている。なお、前側基台２２ａと後側基
台２２ｂとの間の距離が最も大きくなった場合でも発光
素子２８から受光素子３０に充分な光量の光が到達する
ように、発光素子２８の発光量は予め所定レベルに設定
されている。
【００１７】この検出手段によれば、手４の形状変化に
伴って伸縮機構が動作して、前側基台２２ａと後側基台
２２ｂとの間の距離が相対的に変化すると、受光素子３
０によって検出される光の光学的特性（例えば、光量）
が変化する。このとき、受光素子３０から出力される電
気信号を検出することによって、前側基台２２ａと後側
基台２２ｂとの間の相対距離が測定される。そして、こ
の相対距離に基づいて、手４の各関節相互間の伸縮量を
別々に検出することが可能となる。
【００１８】また、第１〜第３の伸縮量検出ユニット８
ａ，８ｂ，８ｃの前側基台２２ａと後側基台２２ｂは、
夫々、取付手段（図示しない）によって可撓性手袋６の
手の甲に着脱自在に取り付けられており、第１の伸縮量
検出ユニット８ａの前側基台２２ａは、指先１０をホー
ルドする可撓性手袋６の指先保持部６ａ（図１参照）に
着脱自在に取り付けられる。なお、取付手段としては、
例えば接着剤やベルクロテープを用いることが可能であ
る。また、前側基台２２ａ及び後側基台２２ｂを可撓性
手袋６に固定する場合には、取付手段として例えば固定
用接着剤を用いれば良い。
【００１９】図３（ｅ）に示すように、第４の伸縮量検
出ユニット８ｄは、手の甲の拡張伸縮運動に追従するこ
とができるように構成されており、その前側基台２２ａ
は、中空の摺動部材２６を支持する回動基台３２と、こ
の回動基台３２に一体的に突設され且つ摺動部材２６の
軸線に直交する方向に延出した回動軸３４と、この回動
軸３４を回動自在に支持する固定基台３６とを備えてい
る。そして、この第４の伸縮量検出ユニット８ｄの後側
基台２２ｂ及び固定基台３６が上記取付手段によって可
撓性手袋６の手の甲に着脱自在に取り付けられている。
このため、第４の伸縮量検出ユニット８ｄは、回動軸３
４を中心に図中矢印Ｓ方向（図２（ａ）参照）に回動で
きるように構成されている。なお、他の構成は、第１〜
第３の伸縮量検出ユニット８ａ，８ｂ，８ｃと同一であ
るため、同一符号を付して、その説明は省略する。
【００２０】このような第１〜第４の伸縮量検出ユニッ
ト８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄは、４つの連結手段３８によ
って相互に回動自在に連結されており、各連結手段３８
は、各々、第１関節１２、第２関節１４、第３関節１６
及び手首関節１８（図１（ｂ）参照）に一致させて位置
付けられている。
【００２１】図１（ｂ）及び図２に示すように、各連結
手段３８には、夫々、ガイド部材２４及び摺動部材２６
の軸線に直交する方向に延出した連結軸３８ａが設けら
れている。
【００２２】具体的には、第１及び第２の伸縮量検出ユ
ニット８ａ，８ｂは、第１の伸縮量検出ユニット８ａの
後側基台２２ｂと第２の伸縮量検出ユニット８ｂの前側
基台２２ａが連結軸３８ａによって連結されており、第
１関節１２の屈曲状態に対応して、連結軸３８ａを中心
に相対的に回動できるように構成されている。同様に、
第２及び第３の伸縮量検出ユニット８ｂ，８ｃは、後側
基台２２ｂと前側基台２２ａが連結軸３８ａによって連
結されており、第２関節１４の屈曲状態に対応して、連
結軸３８ａを中心に相対的に回動できるように構成され
ている。また、第３及び第４の伸縮量検出ユニット８
ｃ，８ｄは、第３の伸縮量検出ユニット８ｃの後側基台
２２ｂと第４の伸縮量検出ユニット８ｄの固定基台３６
が連結軸３８ａによって連結されており、第３関節１６
の屈曲状態に対応して、連結軸３８ａを中心に相対的に
回動できるように構成されている。また、第４の伸縮量
検出ユニット８ｄは、手首関節１８上に配置された連結
軸３８ａを介して後述する支持アセンブリ４０に回動自
在に支持されている。
【００２３】図３（ｄ）に示すように、支持アセンブリ
４０は、取付手段（図示しない）によって可撓性手袋６
の手首２０（図１（ｂ）参照）に着脱自在に取り付けら
れた支持基準ホルダ４２と、この支持基準ホルダ４２の
手の甲側に設けられた固定基台４４と、各連結軸３８ａ
に直交した固定ピン４６によって固定基台４４上に回動
自在に支持された回動基台４８とを備えている。また、
回動基台４８には、連結軸３８ａを介して第４の伸縮量
検出ユニット８ｄの後側基台２２ｂが連結されている。
このため、第４の伸縮量検出ユニット８ｄは、手の甲の
拡大伸縮運動に追従ように、固定ピン４６を中心に図中
矢印Ｔ方向（図２（ａ）参照）に回動できるように構成
されている。なお、取付手段としては、例えば接着剤や
ベルクロテープを用いることが可能である。
【００２４】上述した構成によれば、第１関節１２、第
２関節１４、第３関節１６及び手首関節１８の屈曲変化
に対応して、第１〜第４の伸縮量検出ユニット８ａ，８
ｂ，８ｃ，８ｄは、上述した各連結手段３８の連結軸３
８ａを中心に相対的に回動する。
【００２５】本実施の形態に組み込まれた屈曲量検出ユ
ニットは、連結軸３８ａの回動量に基づいて、手４の各
関節１２，１４，１６，１８相互の屈曲変化を光学的に
検出可能な検出手段を備えている。
【００２６】図２及び図３に示すように、屈曲量検出ユ
ニットの検出手段は、第１〜第４の伸縮量検出ユニット
８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄの後側基台２２ｂに内蔵され且
つ発光素子５０及び受光素子５２が一体化した受発光器
５４（図３（ｂ）参照）と、連結軸３８ａの回動量に応
じて反射光の光学的特性（例えば、光量）を変化させる
光量変化手段とを備えており、この光量変化手段は、各
連結軸３８ａの周面に予めパターン印刷されている。
【００２７】光量変化手段は、例えば黒色の直角三角形
状紙片５６を白色の筒状部材５８に巻き付けた際に形成
される明暗領域と同様の明暗パターン６０を各連結軸３
８ａの周面に印刷して構成されている。
【００２８】このような屈曲量検出ユニットにおいて、
発光素子５０から発光した光は、明暗パターン６０から
反射した後、受光素子５２に受光される。この状態にお
いて、手４の各関節の屈曲変化に対応して各連結軸３８
ａが回動すると、各連結軸３８ａに印刷された明暗パタ
ーン６０も同様に移動するため、明暗パターン６０から
の反射光の光学的特性（例えば、光量）が変化する。こ
のとき受光素子に受光された反射光の光量変化に基づい
て、各連結軸３８ａの回動量が検出される。そして、各
連結軸３８ａの回動量に基づいて、第１関節１２、第２
関節１４、第３関節１６及び手首関節１８の屈曲量が別
々に検出されることになる。
【００２９】また、図３（ｄ），（ｅ）に示すように、
本実施の形態には、手の甲の拡張伸縮運動に伴う第４の
伸縮量検出ユニット８ａの回動量を光学的に検出するた
めの回動量検出ユニットが設けられている。この回動量
検出ユニットは、第４の伸縮量検出ユニット８ｄの前側
基台２２ａに設けられた回動基台３２及び支持アセンブ
リ４０の回動基台４８の回動量を別々に検出できるよう
に構成されている。
【００３０】具体的には、第４の伸縮量検出ユニット８
ｄの回動基台３２に突設された回動軸３４には、上記同
様の光量変化手段（図３（ａ）参照）が設けられてお
り、且つ、この回動軸３４を回動自在に支持する固定基
台３６には、上記同様の受発光器５４が設けられてい
る。そして、この受発光器５４によって検出した光量変
化手段の光量変化に基づいて、回動軸３４の回動量が検
出される。また、支持アセンブリ４０の回動基台４８を
回動自在に支持する固定ピン４６には、その固定軸４６
ａに上記同様の光量変化手段（図３（ａ）参照）が設け
られており、且つ、回動基台４８には、上記同様の受発
光器５４が設けられている。そして、この受発光器５４
によって検出した光量変化手段の光量変化に基づいて、
固定ピン４６に対する回動基台４８の回動量が検出され
る。
【００３１】このように本実施の形態の形状入力装置に
よれば、手４の形状変化に伴う複雑な拡張伸縮運動や回
動運動及び屈曲運動を別々に検出することができるた
め、手４の形状変化を高精度且つ正確に入力することが
可能となる。
【００３２】なお、本発明は、上記実施の形態の構成に
限定されることは無く、新規事項を追加しない範囲で種
々変更することが可能である。例えば、上記実施の形態
では、左手の形状変化を入力する場合について説明した
が、本発明の装置を右手や両手或いは使用目的に応じた
１本の指に取り付けることによって、これらの形状変化
を入力することもできる。また、上記実施の形態では、
本発明の装置を可撓性手袋６を介して手４に取り付けて
いるが、可撓性手袋６を用いること無く、例えばベルク
ロテープによって直接手４に取り付けることも可能であ
る。
【００３３】また、第１〜第４の伸縮量検出ユニット８
ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄの伸縮量を検出する検出手段の変
形例として、例えば、発光素子２８の代わりに図３
（ｂ）と同様の受発光器５４を用いることによって、反
射型の検出手段を適用することも可能である。この場
合、受光素子３０を除去すると共に柱状の摺動部材２６
を適用し、この摺動部材２６の先端面（受発光器５４に
対向した面）に反射膜を形成することが好ましい。この
変形例によれば、反射膜に光を照射した際、この反射膜
から反射した反射光の光量変化を検出することによっ
て、前側基台２２ａと後側基台２２ｂとの間の相対距離
が測定される。
【００３４】また、前側基台２２ａと後側基台２２ｂと
の間の相対距離の変化を例えばリニアエンコーダで測定
し、このとき測定したリニアエンコーダのパルス数に基
づいて、第１〜第４の伸縮量検出ユニット８ａ，８ｂ，
８ｃ，８ｄの伸縮量を検出しても良い。このようにパル
ス数をカウントすることによって、ノイズの影響を受け
ること無く相対距離の変化を測定することが可能とな
る。
【００３５】また、第１〜第４の伸縮量検出ユニット８
ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄのガイド部材２４及び摺動部材２
６内に例えばコンプレッサから正圧又は負圧の空気やオ
イル等の流体を導入することによって、装置使用者に抵
抗力を提示させても良い。この場合、流体の圧力によっ
てガイド部材２４及び摺動部材２６内に働く力を測定す
るための力センサを設けて、この力センサの出力情報に
所定の演算処理を施すことによって、力情報を装置使用
者に提示することが可能となる。
【００３６】更に、ガイド部材２４及び摺動部材２６に
よって構成される伸縮機構に例えば空気弁を設けて、こ
の空気弁を開閉することによって、装置使用者に抵抗力
を提示させることも可能である。
【００３７】また、図４に示すように、本発明の形状入
力装置を人の脚６２に取り付けることによって、脚６２
の形状変化を入力することも可能である。この場合、人
の腰６４に取り付けられた支持基準ホルダ４２に支持ア
センブリ４０を取り付けると共に、人の足６６の甲に支
持アセンブリ４０を取り付ける。また、人の腰６４から
膝関６８節に亘って例えば第１の伸縮量検出ユニット８
ａを配置し、更に、膝関節６８から足首関節７０に亘っ
て例えば第１の伸縮量検出ユニット８ａを配置する。そ
して、支持アセンブリ４０と第１及び第２の伸縮量検出
ユニット８ａ，８ｂを連結手段によって連結する。この
ような構成によれば、脚６２の形状変化に伴う複雑な拡
張伸縮運動や屈曲運動を別々に検出することができるた
め、脚６２の形状変化を高精度且つ正確に入力すること
が可能となる。
【００３８】次に、本発明の第２の実施の形態に係る形
状入力装置について、図５を参照して説明する。なお、
本実施の形態の説明に際し、第１の実施の形態と同一の
構成には、同一符号を付して、その説明を省略する。
【００３９】図５（ａ）に示すように、本実施の形態の
形状入力装置は、上記第１の実施の形態と同様に、対象
物体として人の手（図１（ｂ）の符号４参照）を適用し
ており、可動性手袋６（例えば、シリコン性ゴム手袋）
によって、手首２０から５本の指先１０に亘って夫々延
出した５つの形状入力アセンブリ２を手に密着させるよ
うに構成されている。なお、これら形状入力アセンブリ
２は、その寸法が各指毎に異なる点を除いて同一の構成
を有しているため、以下の説明では、その一例として、
人差し指に沿って延出した形状入力アセンブリ２の構成
についてのみ説明を加える。
【００４０】形状入力アセンブリ２には、手の関節相互
間に配置された第１〜第４の伸縮量検出ユニット７２
ａ，７２ｂ，７２ｃ，７２ｄが設けられている。具体的
には、第１の伸縮量検出ユニット７２ａは指先１０と第
１関節１２との間に、第２の伸縮量検出ユニット７２ｂ
は第１関節１２と第２関節１４との間に、第３の伸縮量
検出ユニット７２ｃは第２関節１４と第３関節１６との
間に、第４の伸縮量検出ユニット７２ｄは第３関節１６
と手首関節１８との間に夫々配置されている。なお、図
面上には、実際の手は開示していないが、可撓性手袋６
内に手が密着されていると仮定して、指先１０から手首
２０に向かって第１関節１２、第２関節１４、第３関節
１６と数えることとする。
【００４１】図５（ｅ）に示すように、第１〜第４の伸
縮量検出ユニット７２ａ，７２ｂ，７２ｃ，７２ｄは、
夫々、手の形状変化に伴って伸縮する伸縮機構と、この
伸縮機構の伸縮量を電気的に検出可能な検出手段とを備
えている。
【００４２】伸縮機構は、有底筒状ガイド部材７４（以
下、ガイド部材という）と、このガイド部材７４内を摺
動可能に構成された柱状摺動部材７６（以下、摺動部材
という）とを備えており、ガイド部材７４及び摺動部材
７６は、互いに回転すること無く相対的に直線運動する
ように、可撓性手袋６に取り付けられている。なお、第
１の伸縮量検出ユニット７２ａの摺動部材７６は、指先
１０をホールドする可撓性手袋６の指先保持部６ａ（同
図（ａ）参照）に着脱自在に取り付けられている。
【００４３】また、検出手段は、ガイド部材７４及び摺
動部材７６を連結するようにガイド部材７４に収容され
ており、摺動部材７６の相対的な摺動状態に応じて弾性
変形することによって、その抵抗値が変化する導電性弾
性部材７８（例えば、導電性ゴム）を備えている。
【００４４】このような構成において、手の形状変化に
よってガイド部材７４及び摺動部材７６が相対的に離間
する方向に直線運動すると、導電性弾性部材７８には、
引張力又は圧縮力が作用する。このとき、引張力又は圧
縮力に応じて変化する導電性弾性部材７８の抵抗値を検
出することによって、ガイド部材７４及び摺動部材７６
の相対距離が測定される。そして、この相対距離に基づ
いて、手の各関節相互間の伸縮量を別々に検出すること
が可能となる。
【００４５】また、第１〜第３の伸縮量検出ユニット７
２ａ，７２ｂ，７２ｃは、第１〜第３の連結手段８０
ａ，８０ｂ，８０ｃによって相互に一体的に連結されて
おり、第４の伸縮量検出ユニット７２ｄは、手の甲の拡
張伸縮運動に伴って回動する第１及び第２の回動量検出
ユニット８２ａ，８２ｂを介して支持されている。具体
的には、第４の伸縮量検出ユニット７２ｄの摺動部材７
６は、第１の回動量検出ユニット８２ａを介して第３の
連結手段８０ｃに回動自在に連結されており、第４の伸
縮量検出ユニット７２ｄのガイド部材７４は、第４の連
結手段８０ｄを介して第２の回動量検出ユニット８２ｂ
に回動自在に連結されている。そして、この第２の回動
量検出ユニット８２ｂは、取付手段（図示しない）によ
って可撓性手袋６の手首２０に着脱自在に取り付けられ
た支持基準ホルダ４２に一体的に支持されている。
【００４６】上記第１〜第４の連結手段８２ａ，８２
ｂ，８２ｃ，８２ｄは、各々、第１関節１２、第２関節
１４、第３関節１６及び手首関節１８に一致させて位置
付けられており、手の各関節相互の屈折量に応じて弾性
変形することができるように構成されている。
【００４７】また、本実施の形態には、上記各連結手段
の弾性変形量に基づいて、手の各関節相互の屈折量を電
気的に検出する屈曲量検出ユニットが組み込まれてい
る。図５（ｃ），（ｄ）に示すように、屈曲量検出ユニ
ットが組み込まれた各連結手段８２ａ，８２ｂ，８２
ｃ，８２ｄは、夫々、例えば樹脂等の弾性部材８４を備
えている。この弾性部材８４は、その略中央部分に断面
三角形状の切欠部８４ａが形成されており、この切欠部
８４ａを中心に両側が相対的に弾性変形するように構成
されている。なお、同図（ｄ）は、同図（ｃ）のｄ−ｄ
線に沿う断面図である。
【００４８】屈曲量検出ユニットは、切欠部８４ａに収
容された検出手段を備えており、この検出手段には、弾
性部材８４の変形状態に応じて弾性変形することによっ
て、その抵抗値が変化する導電性弾性部材８６（例え
ば、導電性ゴム）が設けられている。
【００４９】このような構成において、手の形状変化に
よって弾性部材８４が切欠部８４ａを中心に相対的に弾
性変形すると、導電性弾性部材８６には、引張力又は圧
縮力が作用する。このとき、引張力又は圧縮力に応じて
変化する導電性弾性部材８６の抵抗値を検出することに
よって、弾性部材８４の変形量が測定される。そして、
この変形量に基づいて、手の各関節の屈曲量を別々に検
出することが可能となる。
【００５０】また、図５（ｂ）に示すように、第１及び
第２の回動量検出ユニット８２ａ，８２ｂは、互いに組
み合わされた第１及び第２のフック部材８８，９０と、
これら第１及び第２のフック部材８８，９０を回動自在
に連結する検出手段を備えており、この検出手段は、第
１及び第２のフック部材８８，９０の回動状態に応じて
弾性変形することによって、その抵抗値が変化する導電
性弾性部材９２（例えば、導電性ゴム）を備えている。
具体的には、第１の回動量検出ユニット８２ａは、その
第１のフック部材８８が第３の連結手段８０ｃに一体的
に連結しており、その第２のフック部材９０が第４の伸
縮量検出ユニット７２ｄの摺動部材７６に一体的に連結
している。また、第２の回動検出ユニット８２ｂは、そ
の第１のフック部材８８が第４の連結手段８０ｄに一体
的に連結しており、その第２のフック部材９０が支持基
準ホルダ４２に一体的に連結している。
【００５１】このような構成において、手の形状変化
（拡張伸縮運動）によって第１及び第２のフック部材８
８，９０が相対的に回動すると、導電性弾性部材９２に
は、引張力又は圧縮力が作用する。このとき、引張力又
は圧縮力に応じて変化する導電性弾性部材９２の抵抗値
を検出することによって、第１及び第２のフック部材８
８，９０の回動量が測定される。そして、この回動量に
基づいて、手の形状変化に伴って生じる各関節相互の回
動量を別々に検出することが可能となる。
【００５２】このように本実施の形態の形状入力装置に
よれば、手の形状変化に伴う複雑な拡張伸縮運動や回動
運動及び屈曲運動を別々に検出することができるため、
手の形状変化を高精度且つ正確に入力することが可能と
なる。
【００５３】なお、本発明は、上記実施の形態の構成に
限定されることは無く、新規事項を追加しない範囲で種
々変更することが可能である。例えば、上記実施の形態
では、左手の形状変化を入力する場合について説明した
が、本発明の装置を右手や両手或いは使用目的に応じた
１本の指に取り付けることによって、これらの形状変化
を入力することもできる。また、上記実施の形態では、
本発明の装置を可撓性手袋６を介して手に取り付けてい
るが、可撓性手袋６を用いること無く、例えばベルクロ
テープによって直接手に取り付けることも可能である。
【００５４】なお、本明細書には、以下の発明が含まれ
る。 （１） 形状が変化する対象物体の形状変化を検出可能
であって且つ前記対象物体に着脱自在に取付可能な少な
くとも１つの形状入力アセンブリを備えており、この形
状入力アセンブリには、前記対象物体の伸縮量を検出可
能な少なくとも１つの伸縮量検出ユニットと、前記対象
物体の屈曲量を検出可能な少なくとも１つの屈曲量検出
ユニットと、前記対象物体の寸法及び形状に対応して伸
縮量検出ユニット及び屈曲量検出ユニットを組み合わせ
ることが可能な連結手段とが設けられていることを特徴
とする形状入力装置。 （２） 前記伸縮量検出ユニットは、前記対象物体の形
状変化に伴って伸縮する伸縮機構と、この伸縮機構の伸
縮状態を検出することによって、前記対象物体の伸縮量
を検出可能な検出手段とを備えていることを特徴とする
（１）に記載の形状入力装置。 （３） 前記屈曲量検出ユニットは、前記対象物体の形
状変化に伴って変位する前記連結手段の変位状態を検出
することによって、前記対象物体の屈曲量を検出可能な
検出手段を備えていることを特徴とする（１）に記載の
形状入力装置。 （構成）（１）〜（３）の発明は、全ての実施の形態が
対応する。 （作用効果）この発明によれば、対象物体の伸縮量及び
屈曲量を別々に検出することができるため、対象物体の
形状変化を高精度且つ簡単に入力することが可能とな
る。 （４） 前記伸縮量検出ユニットは、前記対象物体に取
付可能な一対の基台と、これら基台に支持され且つ前記
対象物体の伸縮動作に伴って伸縮する伸縮機構と、この
伸縮機構の伸縮量を光学的に検出可能な検出手段とを備
えており、前記伸縮機構には、中空のガイド部材と、こ
のガイド部材内を摺動可能に構成された中空の摺動部材
とを備えていることを特徴とする（１）に記載の形状入
力装置。 （構成）この発明は、第１の実施の形態が対応する。
【００５５】なお、検出手段は、一方の基台に内蔵され
た発光素子と、他方の基台に内蔵され且つ受光量に対応
した電気信号を出力可能な受光素子とを備えており、発
光素子から発光した光がガイド部材及び摺動部材内を通
過して受光素子に照射されるように、発光素子及び受光
素子は、互いに対向して配置されている。 （作用効果）この発明において、対象物体の形状変化に
伴って一対の基台が相対的に移動すると、摺動部材がガ
イド部材に沿って相対的に摺動することによって、一対
の基台の間の距離が相対的に変化する。このとき、検出
手段の受光素子から出力される電気信号を検出すること
によって、一対の基台の間の相対距離が測定される。そ
して、この相対距離に基づいて、対象物体の個々の伸縮
量が別々に検出されることになる。 （５） 前記連結手段は、前記対象物体の形状変化に伴
って回動可能な連結軸を備えており、前記屈曲量検出ユ
ニットは、前記連結軸の回動量に基づいて前記対象物体
の屈曲量を光学的に検出可能な検出手段を備えているこ
とを特徴とする（１）に記載の形状入力装置。 （構成）この発明は、第１の実施の形態が対応する。
【００５６】なお、検出手段は、一方の基台に内蔵され
且つ発光素子及び受光素子が一体化した受発光器と、連
結手段の連結軸の回動量に応じて反射光の光学的特性
（例えば、光量）を変化させる光量変化手段とを備えて
いる。 （作用効果）この発明において、発光素子から発光した
光は、光量変化手段から反射した後、受光素子に受光さ
れる。この状態において、対象物体の屈曲変化に対応し
て連結軸が回動すると、光量変化手段からの反射光の光
学的特性（例えば、光量）が変化する。このとき受光素
子に受光された反射光の光量変化に基づいて、連結軸の
回動量が検出される。そして、この回動量に基づいて、
対象物体の個々の屈曲量が別々に検出されることにな
る。 （６） 前記対象物体の拡張伸縮運動に伴う前記伸縮量
検出ユニットの回動量を光学的に検出する回動量検出ユ
ニットが設けられていることを特徴とする（１）に記載
の形状入力装置。 （構成）この発明は、第１の実施の形態が対応する。 （作用効果）この発明によれば、対象物体の形状変化に
伴う複雑な拡張伸縮運動や回動運動及び屈曲運動を別々
に検出することができるため、対象物体の形状変化を高
精度且つ正確に入力することが可能となる。 （７） 前記伸縮量検出ユニットは、前記対象物体の伸
縮動作に伴って伸縮する伸縮機構と、この伸縮機構の伸
縮量を電気的に検出可能な検出手段とを備えており、前
記伸縮機構には、有底筒状ガイド部材と、このガイド部
材内を摺動可能に構成された柱状摺動部材とを備えてい
ることを特徴とする（１）に記載の形状入力装置。 （構成）この発明は、第２の実施の形態が対応する。
【００５７】なお、検出手段は、ガイド部材及び摺動部
材を連結するようにガイド部材に収容されており、摺動
部材の相対的な摺動状態に応じて弾性変形することによ
って、その抵抗値が変化する導電性弾性部材（例えば、
導電性ゴム）を備えている。 （作用効果）この発明において、対象物体の形状変化に
よってガイド部材及び摺動部材が相対的に離間する方向
に直線運動すると、導電性弾性部材には引張力又は圧縮
力が作用する。このとき、引張力又は圧縮力に応じて変
化する導電性弾性部材の抵抗値を検出することによっ
て、ガイド部材及び摺動部材の相対距離が測定される。
そして、この相対距離に基づいて、対象物体の個々の伸
縮量が別々に検出されることになる。 （８） 前記連結手段は、前記対象物体の形状変化に伴
って弾性変形可能な弾性部材を備えており、前記屈曲量
検出ユニットは、前記弾性部材の変形量を電気的に検出
可能な検出手段を備えていることを特徴とする（１）に
記載の形状入力装置。 （構成）この発明は、第２の実施の形態が対応する。
【００５８】なお、検出手段は、弾性部材の変形状態に
応じて弾性変形することによって、その抵抗値が変化す
る導電性弾性部材（例えば、導電性ゴム）を備えてい
る。 （作用効果）この発明において、対象物体の形状変化に
よって弾性部材が弾性変形すると、導電性弾性部材に
は、引張力又は圧縮力が作用する。このとき、引張力又
は圧縮力に応じて変化する導電性弾性部材の抵抗値を検
出することによって、弾性部材の変形量が測定される。
そして、この変形量に基づいて、対象物体の各関節の屈
曲量が別々に検出されることになる。 （９） 前記対象物体の拡張伸縮運動に伴う前記伸縮量
検出ユニットの回動量を電気的に検出する回動量検出ユ
ニットが設けられていることを特徴とする（１）に記載
の形状入力装置。 （構成）この発明は、第２の実施の形態が対応する。 （作用効果）この発明によれば、対象物体の形状変化に
伴う複雑な拡張伸縮運動や回動運動及び屈曲運動を別々
に検出することができるため、対象物体の形状変化を高
精度且つ正確に入力することが可能となる。
【００５９】
【発明の効果】本発明によれば、対象物体の形状変化を
高精度且つ簡単に入力することが可能な形状入力装置を
提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は、本発明の第１の実施の形態に係る形
状入力装置の構成を概略的に示す平面図、（ｂ）は、同
図（ａ）の一部を断面した側面図。
【図２】（ａ）は、図１に示した形状入力装置の形状入
力アセンブリの構成を具体的に示す平面図、（ｂ）は、
同図（ａ）の一部を横断面した図、（ｃ）は、同図
（ｂ）の一部を縦断面した図。
【図３】（ａ）及び（ｂ）は、図１に示した形状入力装
置の検出手段の構成を示す斜視図、（ｃ）は、この形状
入力装置の第１〜第３の伸縮量検出ユニットの構成を示
す部分断面図、（ｄ）は、この形状入力装置の支持アセ
ンブリの構成を示す部分断面図、（ｅ）は、この形状入
力装置の第４の伸縮量検出ユニットの構成を示す部分断
面図。
【図４】図１に示した形状入力装置を人の脚に取り付け
た状態を示す斜視図。
【図５】（ａ）は、本発明の第２の実施の形態に係る形
状入力装置の構成を概略的に示す平面図、（ｂ）は、こ
の形状入力装置の第１及び第２の回動量検出ユニットの
構成を示す図、（ｃ）は、屈曲量検出ユニットが組み込
まれた連結手段の構成を示す図、（ｄ）は、同図（ｃ）
のｄ−ｄ線に沿う断面図、（ｅ）は、この形状入力装置
の第１〜第４の伸縮量検出ユニットの構成を示す図。
【符号の説明】
２ 形状入力アセンブリ ４ 手 ８ａ 第１の伸縮量検出ユニット ８ｂ 第２の伸縮量検出ユニット ８ｃ 第３の伸縮量検出ユニット ８ｄ 第４の伸縮量検出ユニット １０ 指先 ２０ 手首 ３８ 連結手段

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 形状が変化する対象物体の形状変化を検
    出可能であって且つ前記対象物体に着脱自在に取付可能
    な少なくとも１つの形状入力アセンブリを備えており、 この形状入力アセンブリには、前記対象物体の伸縮量を
    検出可能な少なくとも１つの伸縮量検出ユニットと、前
    記対象物体の屈曲量を検出可能な少なくとも１つの屈曲
    量検出ユニットと、前記対象物体の寸法及び形状に対応
    して伸縮量検出ユニット及び屈曲量検出ユニットを組み
    合わせることが可能な連結手段とが設けられていること
    を特徴とする形状入力装置。
  2. 【請求項２】 前記伸縮量検出ユニットは、前記対象物
    体の形状変化に伴って伸縮する伸縮機構と、この伸縮機
    構の伸縮状態を検出することによって、前記対象物体の
    伸縮量を検出可能な検出手段とを備えていることを特徴
    とする請求項１に記載の形状入力装置。
  3. 【請求項３】 前記屈曲量検出ユニットは、前記対象物
    体の形状変化に伴って変位する前記連結手段の変位状態
    を検出することによって、前記対象物体の屈曲量を検出
    可能な検出手段を備えていることを特徴とする請求項１
    に記載の形状入力装置。
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