JPH0599657A

JPH0599657A - 曲げ角度検出装置

Info

Publication number: JPH0599657A
Application number: JP3177040A
Authority: JP
Inventors: Takamichi Masubuchi; 孝道増渕
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 1991-07-17
Filing date: 1991-07-17
Publication date: 1993-04-23

Abstract

(57)【要約】【目的】曲げ半径の大きさに影響を受けず、同一の曲
げ角度に対して常に一定した検出結果が得られ、更に人
体のような伸縮性を伴う対象に対しても、その検出結果
に変化が無いようにする。【構成】可撓性を有するベース部材２と、ベース部材
２の内部に摺動自在に挿入され、可撓性を有すると共に
低い伸縮性を有する摺動部材３ａ，３ｂと、ベース部材
２の少なくとも一方の端部に設けられ、該端部に対応す
る側の摺動部材３ａ，３ｂの端部の非屈曲状態からのず
れを検出し、該ずれ量に対応する信号を出力する出力手
段５ａ，５ｂとを具備する。

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、リズム体操
等の動きに合せて楽音を制御する楽音制御装置に用いて
好適な曲げ角度検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この発明の出願人は、リズム体操
等の体の動きに合せて楽音を制御するための楽音制御装
置を開発している。この装置は、演奏者の身体各部の関
節に装着され、各関節の曲げ角度を各々検出する検出部
と、各検出部の検出信号を取込み、この取込んだ検出信
号の組合せに応じて、スピーカから発生られる楽音を制
御する装置本体とから構成されている。この場合、上記
検出部には光ファイバが用いられており、これの曲げに
よる光伝送量の変化を利用している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した光
ファイバにより曲げ検出を行う場合、同一の曲げ角度で
あっても、曲げ半径の大きさによっては光伝送量が変化
してしまうという問題がある。特に、人体の表面のよう
な伸縮を伴う曲げにおいては、光ファイバを肌に装着し
たときに同ファイバが複雑な変形を起こし易いので、そ
の傾向が顕著になる。

【０００４】この発明は、上述した事情に鑑みてなされ
たもので、曲げ半径の大きさに影響を受けず、同一の曲
げ角度に対して常に一定した検出結果が得られ、更に人
体のような伸縮性を伴う対象に対しても、その検出結果
が変化することがない曲げ角度検出装置を提供すること
を目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明の曲げ角度検出
装置は、可撓性を有するベース部材と、前記ベース部材
の内部に摺動自在に挿入され、可撓性を有すると共に低
い伸縮性を有する摺動部材と、前記ベース部材の少なく
とも一方の端部に設けられ、該端部に対応する側の前記
摺動部材の端部の非屈曲状態からのずれを検出し、該ず
れ量に対応する信号を出力する出力手段とを具備するこ
とを特徴とする。

【０００６】

【作用】上記構成によれば、ベース部材を曲げると、こ
れに追従して摺動部材も曲り、その端部の非屈折状態か
らの位置が、そのときの曲げ角度に応じた位置へずれ
る。そして、このずれが出力手段にて検出され、そのず
れ量に応じた信号が出力される。このように、摺動部材
の両端部の成す角度で出力値が決定されるので、同摺動
部材の中間の形状の変形に左右されることはない。した
がって、人体の関節などのような回転中心が不明瞭な対
象の曲げ角度の測定ができると共に、体表面の様な伸縮
性を伴う部位であっても常に一定した曲げ角度の測定が
できる。

【０００７】

【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はこの発明の第１実施例による曲げ
角度検出装置１の外観を示す斜視図、図２は同装置１の
縦断面図、図３は同装置１の横断面図である。図２にお
いて、２は先端部分を丸く形成した板状のベース部材で
あり、その内部には長さ方向に延びる方形状の穴ｈ，ｈ
が離間して形成されている。そして、これら穴ｈ，ｈを
仕切るベース部材２の仕切部２ａが他の部分よりも図面
右方向に延びている。このベース部材２としてはポリエ
チレンが好適である。

【０００８】ベース部材２の各穴ｈ，ｈには、それぞれ
ステンレス製の薄板３ａ，３ｂが挿入されており、これ
らの各々の図面左端がベース部材２に固定されている。
薄板３ａ，３ｂをステンレス製にしたのは、人体の汗が
侵入したとしても錆びることなく、弾性復元力も十分あ
るためである。ここで、上記ステンレス製の薄板３ａ，
３ｂとポリエチレン製のベース部材２との間における静
止摩擦係数は０．１以下で、ベース部材２に対して曲げ
を加えたときに、少ない摩擦係数で薄板３ａ，３ｂに滑
りが生じるようにしてある。上記薄板３ａ，３ｂの各々
の図面右端には反射板４ａ，４ｂが同薄板３ａ，３ｂに
対して垂直方向に取付けられている。

【０００９】上記ベース部材２の仕切部２ａの右端部分
には、上下に反射型フォトセンサ５ａ，５ｂが取付けら
れており、これら反射型フォトセンサ５ａ，５ｂの各々
は、図４に示すように二本の光ファイバ６，６と、これ
らを固定する抜止め部材７とから構成されている。この
場合、図示のように、各光ファイバ６，６の端面を抜止
め部材７の端面に一致させている。光ファイバ６，６の
一方の他端には光源（図示略）が接続されており、他方
の他端にはフォトトランジスタなどの光センサ（図示
略）が接続されている。このように構成された反射型フ
ォトセンサ５ａ，５ｂは、対向する反射板４ａ，４ｂと
の間の距離のずれの検出に使用される。なお、光ファイ
バ６，６を使用せず、図５に示すように発光ダイオード
（赤外線ダイオードを含む）８とフォトトランジスタ９
とを対にした光センサ１０を用いても良い。

【００１０】このような構成において、例えば下向きに
ベース部材２を曲げると、このベース部材２の上面側が
伸び、下面側が縮む。そして、この曲げに追従して各薄
板３ａ，３ｂが滑り、薄板３ａが反射型フォトセンサ５
ａから離れ、薄板３ｂが反射型フォトセンサ５ｂに近付
く。これらの非屈折状態からのずれ量が反射型フォトセ
ンサ５ａ，５ｂに接続された光センサの出力レベルに反
映される。この場合、薄板３ａ，３ｂの両端部の成す角
度で出力値が決し、同薄板３ａ，３ｂの中間の形状の変
形に左右されない。したがって、人体の関節などのよう
な回転中心が不明瞭な対象の曲げ角度が測定できると共
に、体表面の様な伸縮性を伴う部位に設置しても曲げ角
度の測定ができる。

【００１１】ここで、図６を参照してこの発明の測定原
理の詳細について説明する。この図では、表面が凹凸し
た人体の腕などに沿って曲げ角度検出装置１を装着して
同腕を曲げた場合の薄板３ａ，３ｂのずれδを示してい
る。この図において、微小区間Δθを考えると、そのΔ
θは（１）式のように表わされる。

【００１２】

【数１】

【００１３】なお、（１）式は以下の過程により得られ
る。

【００１４】

【数２】

【００１５】

【数３】

【００１６】

【数４】

【００１７】

【数５】

【００１８】そして、（１）式を全長にわたって積分す
ると、（６）式のようになる。

【００１９】

【数６】

【００２０】この場合、左辺は両端の成す角度θであ
り、右辺の係数２／ｔを除く部分は端部に発生するずれ
δである。したがって、角度θは（７）式に示すように
なる。

【００２１】

【数７】

【００２２】この（７）式より、θとδは比例関係にあ
る。そして、ずれδは、中間の形状に関係なく両端の成
す角度θで決ることがわかる。また、両側に薄板を設け
たときには、表裏のずれδの差分を検出することでベー
ス部材２の伸縮を相殺した信号を得ることができる。

【００２３】次に、図７、図８は上述した構成による曲
げ角度検出装置１を、人体の肘にその両端をベルト１０
で固定して装着した様子を示す。この場合、図７は肘を
直角に曲げた時の状態を示しており、図８は肘を水平に
伸した時の状態を示している。そして、肘を水平方向へ
伸したときには中間部が膨らむが、上述したように中間
部の影響が無視された出力が得られる。

【００２４】次に、この発明の他の実施例について説明
する。図９は、この発明の第２実施例による曲げ角度検出装
置１２を示す縦断面図である。この曲げ角度検出装置１
２は、図に示すように、ベース部材１３の内部に一つの
穴ｈが開けられており、この穴にステンレス製の薄板１
４がその一端（図面左端）を固定して挿入されている。
薄板１４の他端には、反射板１５が同板１４に対して垂
直方向に取付けられており、この反射板１５に対向して
反射型フォトセンサ１６がベース部材１３の図面右端の
上面に取付けられている。この曲げ角度検出装置１２
は、一枚の薄板１４のベース部材１３に対するずれδを
検出し、そのずれδに応じた信号を出力するものであ
る。

【００２５】図１０は、この発明の第３実施例による
曲げ角度検出装置１８を示す縦断面図である。この曲げ
角度検出装置１８は、図示のように、ベース部材１９に
開けられた二つに穴ｈ，ｈに、長さの異なる薄板２０
ａ，２０ｂがその図面左端を固定して挿入されている。
そして、薄板２０ａの図面右端に垂直方向に反射板２１
が取付けられており、薄板２０ｂの図面右端部の上面に
反射型フォトセンサ２２が取付けられている。この曲げ
角度検出装置１８は１個の反射型フォトセンサ２２を用
い、表裏の差分信号を得るようにしたものである。

【００２６】図１１は、この発明の第４実施例による
曲げ角度検出装置２４を示す縦断面図である。この曲げ
角度検出装置２４は、図示のように、２枚の薄板２５
ａ，２５ｂがベース部材２６の長さ方向に対して可動自
在に挿入され、各端には垂直方向に反射板２７ａ〜２７
ｄが取付けられている。そして、各反射板２７ａ〜２７
ｄに対向して反射型フォトセンサ２８ａ〜２８ｄがベー
ス部材２６の両端部分に取付けられている。この曲げ角
度検出装置２４は、二枚の薄板２５ａ，２５ｂの相対的
なずれを示す信号を得るようにしたものである。

【００２７】次に、図１２は上記第１実施例の曲げ角度
検出装置１を適用した楽音制御装置の構成を示すブロッ
ク図である。この図において、３０はキーオンスイッチ
であり、キーオン検出回路３１に接続され、また、曲げ
角度検出装置１の検出信号が角度検出回路３２へ出力さ
れている。キーオン検出回路３１は、キーオンスイッチ
３０のオンを検出すると、信号ＳＫとして“１”を、ま
た、キーオンスイッチ３０のをオフを検出すると、信号
ＳＫとして“０”を出力する。

【００２８】３３はモードスイッチであり、パネル面に
取付けられ、演奏モードと音高設定モードを切換える接
点３３ｐ，３３ｗを有する。３４は制御回路であり、Ｃ
ＰＵ等から構成され、モードスイッチ３３の操作状態を
監視して、その接点が音高設定モード側に切換えられる
と、信号ＳＳとして“１”を出力し、また、モードスイ
ッチ３３の接点が演奏モードに切換えられると、信号Ｓ
Ｓとして“０”を出力し、次いで、信号ＳＫの監視を行
い、信号ＳＫの立上がりを検出すると、キーオンデータ
ＫＯＤを、信号ＳＫの立ち下がりを検出すると、キーオ
フデータＫＦＤを各々楽音信号形成回路３５へ出力す
る。

【００２９】３６はセレクタであり、端子ＳＥＬに信号
ＳＳとして“０”が供給されると、角度検出回路３２が
出力した角度データＫＤを出力端Ａからキーコード発生
回路３７へ出力し、また、信号ＳＳとして“１”が供給
されると、データＫＤを出力端Ｂから出力する。キーコ
ード発生回路３７は、信号ＳＳとして“０”が供給され
ると、入力したデータＫＤに対応する音高データＫＣを
作成し、楽音信号形成回路３５へ出力する。

【００３０】３８はＲＡＭ等で構成された境界値メモリ
であり、角度データを記憶する。３９は押しボタン式の
書込スイッチであり、パネル面に取付けられている。４
０は角度境界演算回路であり、信号ＳＳとして“１”が
供給されると、書込スイッチ３９の操作状態を監視し、
書込スイッチ３９が押される毎にセレクタ３６から入力
した角度データＫＤを記憶する。そして、所定回数だけ
角度データＫＤを記憶すると、前後して記憶した２個の
角度データＫＤが各々示す角度θの平均値、すなわち、
角度境界値ＴＨＫｊを式（θ（ｊ＋１）＋θｊ）／２に
よって算出し、境界値メモリ３８に書込む。

【００３１】このように構成された楽音制御装置におい
て、まず、電源投入時において、操作者がモードスイッ
チ３３を操作して、接点を音高設定モード側に切替え
る。制御回路３４は、モードスイッチ３３の接点が音高
設定モード側に切替わったことを検出すると、信号ＳＳ
として“１”を出力する。

【００３２】次に、操作者が、希望する各音高ド，レ，
ミ，…に対応させて順次所定の角度に腕を振り上げ、書
込スイッチ３９によって音高設定を行う。これにより、
角度境界値演算回路４０がセレクタ３６を介して角度デ
ータＫＤを順次入力し、次いで、上述した過程によって
角度境界値ＴＨＫを算出し、その角度境界値ＴＨＫを順
次境界値メモリ３８に書込む。

【００３３】次に、操作者がモードスイッチ３３を操作
して、接点を演奏モード側に切替える。制御回路３４
は、モードスイッチ３３の接点が演奏モード側に切替わ
ったことを検出すると、信号ＳＳとして“０”を出力す
る。そして、操作者が腕を所定の角度に振り上げ、キー
オンスイッチ３０を押すと、キーコード発生回路３７は
セレクタ３６から入力した角度データＫＤが示す角度θ
を、境界値メモリ３８に記憶されている角度境界値ＴＨ
Ｋｊ（ｊ＝０，１，２，…）と順次比較し、角度θ＜Ｔ
ＨＫｊの関係が成立した時のｊに対応する音高データＫ
Ｃを作成し、楽音信号形成回路３５へ出力する。すなわ
ち、角度境界値ＴＨＫによって分離される各角度範囲に
は、音高ド，レ，ミ，…が各々割当てられており、キー
コード発生回路３７は腕の振り上げ角度θが含まれてい
る角度範囲に割当てられた音高に対応する音高データを
作成する。

【００３４】一方、制御回路３４は信号ＳＫの立上がり
を検出すると、楽音信号形成回路３５へキーオンデータ
ＫＯＤを出力する。楽音信号形成回路３５はキーコード
発生回路３７から入力した音高データＫＣに対応する音
高を有する楽音信号を形成し、スピーカＳＰを駆動す
る。これにより、上記過程で決った音高を有する楽音が
スピーカＳＰから発生し、操作者がキーオンスイッチ３
０を離すと、楽音が止る。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明による曲げ
角度検出装置によれば、可撓性を有するベース部材と、
このベース部材の内部に摺動自在に挿入され、可撓性を
有すると共に低い伸縮性を有する摺動部材と、ベース部
材の少なくとも一方の端部に設けられ、該端部に対応す
る側の摺動部材の端部の非屈曲状態からのずれを検出
し、該ずれ量に対応する信号を出力する出力手段とを具
備したので、人体の関節などのような回転中心が不明瞭
な対象の曲げ角度を測定できると共に、体表面の様な伸
縮性を伴う部位に設置しても常に一定した曲げ角度の測
定ができるという効果が得られる。

【００３６】

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１実施例による曲げ角度検出装
置の外観を示す斜視図である。

【図２】同曲げ角度検出装置の縦断面図である。

【図３】同曲げ角度検出装置の横断面図である。

【図４】同曲げ角度検出装置を構成する反射型フォト
センサの構造を示す断面図である。

【図５】同反射型フォトセンサの他の例の外観を示す
斜視図である。

【図６】同曲げ角度検出装置の測定原理を説明するた
めの図である。

【図７】同曲げ角度検出装置の使用状態の一例を示す
側面図である。

【図８】同曲げ角度検出装置の使用状態の一例を示す
側面図である。

【図９】この発明の第２実施例による曲げ角度検出装
置の縦断面図である。

【図１０】この発明の第３実施例による曲げ角度検出
装置の縦断面図である。

【図１１】この発明の第４実施例による曲げ角度検出
装置の縦断面図である。

【図１２】この発明の第１実施例による曲げ角度検出
装置を適用した楽音制御回路を示すブロック図である。

【符号の説明】

１，１２，１８，２４曲げ角度検出装置２，１３，１９，２６ベース部材（ベース材）３ａ，３ｂ，１４，２０ａ，２０ｂ，２５ａ，２５ｂ
薄板（摺動部材）４ａ，４ｂ，１５，２１，２７ａ〜２７ｄ反射板５ａ，５ｂ，１６，２２，２８ａ〜２８ｄ反射型フォ
トセンサ（出力手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｇ１０Ｈ 1/32 Ｚ 7345−5Ｈ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】可撓性を有するベース部材と、前記ベース部材の内部に摺動自在に挿入され、可撓性を
有すると共に低い伸縮性を有する摺動部材と、前記ベース部材の少なくとも一方の端部に設けられ、該
端部に対応する側の前記摺動部材の非屈曲状態の基準位
置からのずれを検出し、該ずれ量に対応する信号を出力
する出力手段と、を具備することを特徴とする曲げ角度検出装置。