JP2001021424A - 圧力センサ、および、音出力回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 利用者により加えられた操作に対応して種々
の音を出力し、玩具に適用できる音出力回路を低コスト
で提供するとともに、この音出力回路に好適な圧力セン
サを提供する。 【解決手段】 可撓性の導体管と、この導体管の中空部
分を通る可撓性の導体棒と、導体管と導体棒とを離隔し
て保持する可撓性の絶縁部材と、によってなる圧力セン
サ２と、この圧力センサ２において導体管と導体棒とが
接触して導通した際の電気抵抗値に応じた発振周波数の
発振信号を出力する音階発生回路３と、この音階発生回
路３から出力された発振信号の周波数に対応する周波数
の音を出力するスピーカー４と、によってなる音出力回
路１であって、圧力センサ２の導体管における単位長さ
あたりの電気抵抗値は、その軸方向の位置によって変化
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、外部からの圧力に
応じて導通する圧力センサ、および、この圧力センサに
より圧力を感知した際に種々の音階の音を出力する音出
力回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、楽器よりも手軽に音楽を楽しむこ
とができ、幼児であっても容易に操作可能な玩具とし
て、簡単な操作によって各種の音階の音を出力させる音
発生装置があった。

【０００３】例えば、特開平６−１９４７８号公報およ
び特開平６−６７６５９号公報に開示されたように、両
端にグリップを備えた筒状またはスティック状の筐体を
有する音発生装置があった。この音発生装置は、筐体内
に曲げセンサおよびねじれセンサを備え、筐体に対して
「曲げる」、或いは「ねじる」といった操作が行われた
際に、曲げセンサおよびねじれセンサによって検知した
変位量に基づいて、内蔵する音源回路によって演算処理
を行って所定の音階の音を出力する。

【０００４】また、圧力センサとして、例えば特開昭６
３−１９４４４７号公報に開示されたように、導電性ゴ
ムを筒状の剛体の周囲に配設してなるものがあった。そ
して、このような圧力センサを玩具に用いることで、音
を出力する興趣性の高い玩具を提供する試みがなされて
いた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のよう
な従来の音発生装置は、利用者による操作をセンサによ
って検知した際に、センサが検知した変位量をデジタル
信号に変換して演算処理するものであった。このため、
演算処理回路を必要とし、コストの上昇を招くという問
題があった。また、コスト削減のために動作を単純化す
ると、利用者の操作に応じた出力音の変化が単調にな
り、興趣性を欠くという問題があった。

【０００６】一方、上記の圧力センサは、筒状の剛体を
用いているために、ぬいぐるみ等の柔らかい触感を有す
る玩具への適用が困難であるという問題があった。柔ら
かい玩具の内部に上記の圧力センサを内蔵すると、圧力
センサの硬い触感が際だってしまって、玩具の触感を損
なってしまう。このため、圧力センサを収容する本体と
して適用可能な玩具は限られていた。

【０００７】本発明の目的は、利用者により加えられた
操作に対応して種々の音を出力し、玩具に適用できる音
出力回路を低コストで提供するとともに、この音出力回
路に好適な圧力センサを提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１記載の発明の圧力センサ（２）は、単位長
さあたりの電気抵抗値が軸方向の位置によって異なる値
を示す可撓性の導体管（２１）と、この導体管の軸方向
に沿って前記導体管の中空部分を通る可撓性の導体棒
（２２）と、一端を前記導体棒の表面に前記導体棒の軸
方向に沿って固定されるとともに、他端を前記導体管の
内面に当該導体管の軸方向に沿って固定される可撓性の
絶縁部材（２３，２３，２３）と、を備えることを特徴
とする構成とした。

【０００９】ここで、導体管としては、例えば導電性ゴ
ムや導電性を有する樹脂等によって形成された可撓性の
チューブが挙げられる。また、導体棒としては、例え
ば、導電性ゴムや導電性を有する樹脂等を棒状に形成し
たものが挙げられる。さらに、絶縁部材としては、例え
ば細長い平板状の導電性ゴム製部材が挙げられる。これ
ら導体管、導体棒および絶縁部材は、所定の弾力を有
し、変形可能である。

【００１０】この請求項１記載の発明の圧力センサによ
れば、外部からの力が加わらない状態では、導体管と導
体棒とは絶縁部材を挟んで絶縁状態にあり、外部から圧
力が加わった際には屈曲変形して、導体管と導体棒とが
導通する。従って、導体管と導体棒との間の導通状態を
検知することによって外部からの圧力の有無を容易に検
知することができる。また、導体管は、軸方向の位置に
よって単位長さあたりの電気抵抗値が変化する構成であ
り、導体管と導体棒とが接触して導通した位置によっ
て、導体管と導体棒との間の電気抵抗値が変化する。こ
れにより、本発明の圧力センサに対して外部からの圧力
が加わった位置を、その電気抵抗値から検知することが
できる。

【００１１】さらに、圧力センサが導通した際の電気抵
抗値をもとに音を出力する回路を接続し、導体管の電気
抵抗値を適宜設定して、導体管と導体棒との間の電気抵
抗値の変化の度合いを調節することにより、外部から圧
力が加わる位置に応じた音階の音を出力する等、各種動
作を行うことも容易である。

【００１２】また、導体管、導体棒および絶縁部材はい
ずれも可撓性を有するので、全体的に柔らかい触感を有
するスイッチを提供することができる。従って、特に、
ぬいぐるみや樹脂製の人形などの柔軟性を有する玩具に
適用した場合、玩具の触感を損なうことがないので、興
趣性の高い玩具を提供することができる。

【００１３】請求項２記載の発明は、請求項１記載の圧
力センサにおいて、前記導体管の表面に複数の孔（例え
ば、抵抗値増幅孔２ａ，２ａ，…）が設けられ、これら
複数の孔が配設された密度が前記導体管の軸方向におけ
る位置によって異なること、を特徴とする構成とした。

【００１４】この請求項２記載の発明によれば、導体管
の表面に複数の孔を設け、これら複数の孔が配設された
密度が導体管の軸方向の位置によって異なる構成とした
ので、導体管の単位長さあたりの電気抵抗値を容易に、
かつ任意の値にすることができる。即ち、孔が密に設け
られた部分では電流の流路が狭くなり、電気抵抗が増加
する。そして、その増加の程度は孔の密度によって決定
される。

【００１５】このため、外部からの圧力が加わった位置
に応じた導体管と導体棒との間の電気抵抗値の変化の度
合いを、任意に設定することができる。例えば、導体管
の特定の部分では、圧力が加わる位置が僅かに変化する
ことで電気抵抗値が大きく変化する構成としたり、或い
は、圧力が加わる位置が大きく変化しても電気抵抗値の
変化が小さくなるように構成することも容易である。従
って、導体管における電気抵抗値を適切な値に設定する
ことで、圧力が加わる位置に応じた音階の音を出力する
等、外部からの圧力に応じて各種動作を行う装置に、容
易に適用することができる。

【００１６】請求項３記載の発明は、請求項２記載の圧
力センサにおいて、前記複数の孔は、前記導体管の一端
部から他端部へ向かって次第に密になるように配設され
ること、を特徴とする構成とした。

【００１７】この請求項３記載の発明によれば、導体管
の一端部から他端部へ向けて次第に密になるように孔が
設けられるので、導体管における単位長さあたりの電気
抵抗値は、一端部から他端部へ向かって次第に増大す
る。従って、一端部から他端部へ向かって、圧力が加わ
る位置の変化をより大きく反映した電気抵抗値の変化が
現れるようになり、圧力が加わる位置に応じた各種動作
を容易に実現することができる。

【００１８】例えば、圧力センサにおける電気抵抗値の
変化をもとに複数の音階の音を出力する場合に、導体管
の、孔が多く設けられた端部を低音域に対応させ、孔が
少ない端部を高音域に対応させる。この場合、導体管の
軸方向に一定の間隔を空けた位置で力を加えると、出力
される音は規則的な音階を構成する音となる。ここで、
導体管における電気抵抗値の変化が音階の各音の差に適
合するように孔を配設すれば、デジタル演算処理回路等
を用いない安価な回路構成で容易に実現可能である。本
発明の圧力センサを適用することにより、より低コスト
で、興趣性に富む玩具等を提供することができる。

【００１９】請求項４記載の発明の音出力回路（１）
は、単位長さあたりの電気抵抗値が軸方向の位置によっ
て異なる値を示す可撓性の導体管（２１）と、この導体
管の軸方向に沿って前記導体管の中空部分を通る可撓性
の導体棒（２２）と、一端を前記導体棒の表面に前記導
体棒の軸方向に沿って固定されるとともに、他端を前記
導体管の内面に当該導体管の軸方向に沿って固定される
可撓性の絶縁部材（２３，２３，２３）と、を備えた圧
力センサ（２）と、この圧力センサにおける前記導体管
と前記導体棒との間の電気抵抗値の変化に応じた周波数
の発振信号を出力する発振手段（例えば、音階発生回路
３）と、この発振手段から出力された発振信号の周波数
に対応する周波数の音を出力する音出力手段（例えば、
スピーカー４）と、を備えることを特徴とする構成とし
た。

【００２０】この請求項４記載の発明によれば、単位長
さあたりの電気抵抗値が軸方向の位置によって異なる値
を示す可撓性の導体管と、この導体管の軸方向に沿って
導体管の中空部分を通る可撓性の導体棒と、一端を導体
棒の表面に導体棒の軸方向に沿って固定されるととも
に、他端を導体管の内面に導体管の軸方向に沿って固定
される可撓性の絶縁部材と、を備えた圧力センサを有
し、圧力センサにおける導体管と導体棒との間の電気抵
抗値の変化に応じた周波数の発振信号を発振手段によっ
て出力し、発振手段から出力された発振信号の周波数に
対応する周波数の音を音出力手段によって出力する。

【００２１】従って、圧力センサに圧力が加わった際
に、圧力センサにおける電気抵抗値は圧力が加わった位
置に応じた値となる。そして、この電気抵抗値に応じた
音階の音が出力されるので、加わった圧力に応じて様々
な音を出力する音出力回路を提供することができる。こ
の音出力回路をぬいぐるみ等の各種玩具に適用すること
によって、より興趣性に富む玩具を実現することができ
る。

【００２２】また、圧力センサに圧力が加わった位置
と、圧力センサにおける電気抵抗値との対応の仕方を任
意に設定することができるので、デジタル演算処理回路
等の複雑な回路構成を用いることなく、規則的な音階の
音を容易に出力させることができる。

【００２３】即ち、規則的な音階の音を出力する際に
は、発振手段から出力される発振信号の周波数は不規則
な間隔をおいた周波数となる。これは、人間の耳に規則
的な音階として聞こえる複数の音の周波数は、規則的な
配列ではなく、隣り合う音同士の周波数の差が一定でな
いためである。

【００２４】本発明の音出力回路は、圧力が加わった位
置によって、圧力センサの電気抵抗値が不規則に変化す
るように構成することができる。このため、圧力センサ
の電気抵抗値の変化を音出力回路に好適な設定とするこ
とにより、圧力センサに圧力を加える位置が一定間隔で
変化した際に、音出力手段から出力される音が規則的な
音階となるようにすることができる。

【００２５】具体的には、圧力センサの、低音域に対応
する部分では、導体管の電気抵抗値を大きくし、高音域
に対応する部分では導体管の電気抵抗値を小さくする。
この場合、発振回路が単純なアナログ回路であっても、
規則的な音階を容易に出力させることができる。従っ
て、玩具に適用することで、規則的な音を容易に出力さ
せることができ、操作が簡単で興趣性に富む玩具を提供
することができる。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の圧力センサおよび
音出力回路を適用した実施の形態について、図１〜図６
の図面を参照しながら説明する。

【００２７】図１は、本発明の実施の形態における音出
力回路１の構成を示す図である。同図に示すように、音
出力回路１は、圧力センサ２、音階発生回路３およびス
ピーカー４により構成される。

【００２８】図２は、圧力センサ２の概略構成を示す斜
視図であり、図３は圧力センサ２の断面図である。図２
および図３に示すように、圧力センサ２は、圧力センサ
２の筐体となる導体管２１と、導体管２１の軸中心上に
配設された導体棒２２と、導体管２１および導体棒２２
の軸方向に沿って、導体管２１および導体棒２２と一体
として固定された絶縁部材２３，２３，２３と、によっ
て構成される。

【００２９】導体管２１は、導電性ゴム等の弾力を有す
る膜状の可撓性導体を中空の円筒状に形成してなる筒状
部材である。この導体管２１を形成する膜の表面には多
数の抵抗値増幅孔２ａ，２ａ，…が穿設され、開口して
いる。これら抵抗値増幅孔２ａ，２ａ，…は、圧力セン
サ２の導線２８，２９が接続された一端部から他端部へ
向かって、その数が次第に増すように設けられている。

【００３０】そして、導体管２１の断面には、電極接続
孔２４，２４，２４が開口している。電極接続孔２４，
２４，２４は、導体管２１を形成する可撓性導体の膜表
面の内部を導体管２１の軸方向に貫通する孔であって、
後述する圧力センサ２の押出成形時に導体管２１と同時
に形成される。従って、導体管２１の切断面には常に電
極接続孔２４，２４，２４が開口する。

【００３１】なお、導体管２１において、電極接続孔２
４，２４，２４はいずれも導体管２１に絶縁部材２３が
固定された部分に設けられる。導体管２１に絶縁部材２
３が固定された部分は、導体管２１の他の部分に比べて
厚みが増しているので、導体管２１を貫通する電極接続
孔２４，２４，２４を設けても、圧力センサ２の弾力が
弱くなり過ぎる等の不具合が生じないので、電極接続孔
２４，２４，２４を設ける場所としては適している。但
し、導体管２１の厚みと電極接続孔２４，２４，２４の
内径とを考慮して圧力センサ２を形成すれば、電極接続
孔２４，２４，２４の位置が図３に示す位置でなくて
も、上記の不具合を確実に防止することは可能である。

【００３２】また、圧力センサ２は、３つの電極接続孔
２４，２４，２４を備えているが、これは後述する電極
部材２６の取付作業を容易にするためである。従って、
圧力センサ２が備える電極接続孔２４を１個または２個
のみとしても、その動作に影響することはない。

【００３３】導体棒２２は、導体管２１と同様に導電性
ゴム等の所定の弾力を有する可撓性導体によってなる軸
状部材である。導体棒２２は、導体管２１内の中空部内
に導体管２１の軸線上に沿って配設され、後述する絶縁
部材２３，２３，２３によって保持されている。

【００３４】また、導体棒２２には、その軸線上に沿っ
て導体棒２２の内部を貫通する電極接続孔２５が設けら
れ、導体棒２２の切断面には常に電極接続孔２５が開口
する。なお、電極接続孔２５は後述する圧力センサ２の
押出成形時に導体棒２２と同時に形成できる。

【００３５】絶縁部材２３，２３，２３は、可撓性の絶
縁体によってなる平板状部材である。絶縁部材２３，２
３，２３は、いずれも導体管２１内部の中空部に導体管
２１の軸方向に沿って配設され、その一辺は導体管２１
の内面に固定され、対辺は導体棒２２の表面に固定され
ている。さらに、図３に示す圧力センサ２の断面で、絶
縁部材２３，２３，２３は、導体棒２２の周囲を３等分
するように互いに等間隔を空けて配設されている。

【００３６】これら絶縁部材２３，２３，２３はいずれ
も所定の弾力を有するため、圧力センサ２に外部からの
力が加わらない状態では、導体管２１と導体棒２２とは
所定の間隔を保って離隔されている。

【００３７】圧力センサ２において、導体管２１に設け
られた電極接続孔２４，２４，２４および導体棒２２に
設けられた電極接続孔２５には、電極部材２６，２７が
挿入されて固定される。電極部材２６，２７は金属等の
導体の小片であり、例えば断面円形の棒状部材である。
導体管２１および導体棒２２に電極部材２６，２７を接
続することにより、圧力センサ２をセンサとして利用す
ることができる。なお、前述のように、電極部材２６は
電極接続孔２４，２４，２４のうちいずれか１個の電極
接続孔２４に取り付ければ、その目的を十分達成するこ
とができる。

【００３８】電極部材２６，２７を電極接続孔２４，２
４，２４の内径よりも若干大きめの棒状部材として構成
すれば、電極接続孔２４，２４，２４にねじ込むように
取り付けることで、導体管２１および導体棒２２の弾力
によって保持することができる。あるいは、各種の接着
剤等を用いて電極部材２６，２７を電極接続孔２４，２
４，２４に固定しても良く、導体管２１と電極部材２
６、および、導体棒２２と電極部材２７とが互いに導通
した状態が保たれればよい。

【００３９】また、電極部材２６，２７には、圧力セン
サ２を各種装置に接続するための導線２８，２９がそれ
ぞれ接続される。これら電極部材２６，２７と導線２
８，２９との接続部は、半田付け加工やカシメ加工等、
電極部材２６，２７と導線２８，２９とが互いに導通す
るような接続加工を適宜施すことで接続される。

【００４０】以上のように構成される圧力センサ２は、
電極接続孔２４，２４，２４を備えた導体管２１、電極
接続孔２５を備えた導体棒２２を一体として押出成形技
術によって形成することができる。また、導電性ゴムと
絶縁性のゴムとを一体として形成することもできるの
で、圧力センサ２の導体管２１、導体棒２２および絶縁
部材２３，２３，２３を押出成形技術によって同時に形
成することもできる。

【００４１】続いて、圧力センサ２における圧力検知動
作について説明する。まず、外部から力が加わらない状
態では、前述のように圧力センサ２の導体管２１と導体
棒２２とは離隔された状態で保持され、絶縁状態にあ
る。

【００４２】圧力センサ２に外部からの力が加わると、
導体管２１および導体棒２２の一方あるいは双方が屈曲
変形し、屈曲箇所で導体管２１と導体棒２２とが接触し
て導通する。圧力センサ２を構成する導体管２１、導体
棒２２および絶縁部材２３，２３，２３はいずれも所定
の弾力を有するので、圧力センサ２の側面に加わる力だ
けでなく、例えば、圧力センサ２を軸方向に縮めるよう
な力や、あるいは、圧力センサ２をねじるような力に対
しても圧力センサ２が一部屈曲し、導体管２１と２２と
が導通する。

【００４３】従って、導線２８，２９に接続された音階
発生回路３（図４）によって、導体管２１と導体棒２２
との導通状態を検知することにより、圧力センサ２に外
部からの力が加わったか否かを検知することができる。
さらに、音階発生回路３は、導体管２１と導体棒２２と
の間の電気抵抗値に応じた動作を行う。

【００４４】導体管２１および導体棒２２は、その素材
に特有の電気抵抗を有している。このため、導線２８と
導線２９との間の電気抵抗値は、導体管２１および導体
棒２２で電流の流路となった距離、即ち、導体管２１と
導体棒２２とが接触した位置に応じた値となる。

【００４５】また、導体管２１を形成する膜には、導線
２８，２９が接続される一端部から他端部へ向かって漸
増する抵抗値増幅孔２ａ，２ａ，…が設けられるが、こ
の抵抗値増幅孔２ａ，２ａ，…が多く設けられた部分
は、他の部分に比べて電気抵抗が増大する。

【００４６】このため、圧力センサ２における導線２
８，２９間の電気抵抗値は、圧力センサ２が屈曲変形し
た位置に応じて変化する。さらに、抵抗値増幅孔２ａ，
２ａ，…が多く設けられた部分においては、導体管２１
と導体棒２２とが接触した位置に応じて導線２８，２９
間の電気抵抗値が著しく変化し、一方、抵抗値増幅孔２
ａ，２ａ，…の数が少ない部分では、導体管２１と導体
棒２２とが接触した位置に応じて導線２８，２９間の電
気抵抗値が緩やかに変化する。

【００４７】図４は、音階発生回路３の内部構成を示す
回路図である。なお、図４には、説明の便利のために音
階発生回路３に接続される圧力センサ２およびスピーカ
ー４を図示する。

【００４８】図４の回路図に示すように、音階発生回路
３は圧力センサ２における電気抵抗値に応じた振動電流
をスピーカー４へ出力するアナログ回路であり、抵抗Ｒ
１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４、トランジスタＴＲ１、コンデン
サＣ１およびオペアンプＡＭＰにより構成され、図示し
ない電源回路から電源電圧ＶＣＣが供給されている。

【００４９】そして、この図４に示す音階発生回路３内
の回路においては、抵抗Ｒ２、抵抗Ｒ４、コンデンサＣ
１およびオペアンプＡＭＰによって、電圧制御発振器３
１が構成されている。電圧制御発振器３１は、導線２
８，２９にそれぞれ接続されたノードＮ１とノードＮ２
との間の電気抵抗値に応じて入力される電圧信号の電圧
変動に対応して、所定の発振周波数の出力信号をトラン
ジスタＴＲ１へ出力する。

【００５０】従って、音階発生回路３においては、圧力
センサ２の導体管２１および導体棒２２が絶縁状態にあ
る場合には、ノードＮ１とノードＮ２との間の電気抵抗
値が変化しない。このため、電圧制御発振器３１に入力
される電圧信号は一定であり、電圧制御発振器３１から
は振動電流が出力されない。

【００５１】圧力センサ２に力が加わって導体管２１と
導体棒２２とが導通すると、導線２８，２９にそれぞれ
接続されたノードＮ１とノードＮ２との間の電気抵抗値
が変化し、電圧制御発振器３１に入力される電圧信号の
電圧値が変化する。このため、電圧制御発振器３１によ
って、入力された電圧値の変動に応じた所定の発振周波
数の電流がトランジスタＴＲ１のベース入力端子に入力
され、この発振周波数の振動電流がスピーカー４に流れ
て、スピーカー４から音が出力される。

【００５２】スピーカー４から出力される音の音階は、
スピーカー４に流れる電流の発振周波数に応じて変化す
るが、この発振周波数は圧力センサ２における導体管２
１と導体棒２２との間の電気抵抗値により決定される。

【００５３】例えば、圧力センサ２における電気抵抗値
が無限大（絶縁状態）から比較的大きい値に変化した場
合、電圧制御発振器３１により出力される振動電流の発
振周波数は比較的低い周波数となって、スピーカー４に
より出力される音の音階は比較的低い音になる。また、
例えば、圧力センサ２における電気抵抗値が小さい値に
変化する場合、電圧制御発振器３１における発振周波数
は比較的高い値となり、スピーカー４からは比較的高い
音が出力される。なお、以上の動作は、音階発生回路３
を構成する各部の仕様により適宜変更することができ
る。

【００５４】このように、圧力センサ２に力が加わる位
置が変化することによって圧力センサ２における電気抵
抗値が変化すると、電圧制御発振器３１から出力される
振動電流の発振周波数が変化して、スピーカー４から出
力される音の音階が変化する。

【００５５】さらに、電圧制御発振器３１によって、圧
力センサ２における電気抵抗値に応じた周波数の振動電
流がスピーカー４へ出力されるので、デジタル的に信号
を処理する場合とは異なり、スピーカー４から出力され
る音の音階は圧力センサ２に加わる力の変化を滑らかに
反映したものになる。

【００５６】以上の構成により、音出力回路１の圧力セ
ンサ２に対して外部から力が加わると、圧力センサ２の
導体管２１、導体棒２２および絶縁部材２３，２３，２
３が屈曲変形して導通し、導体管２１と導体棒２２との
間の電気抵抗値が変化する。そして、導線２８，２９を
介して圧力センサ２に接続された音階発生回路３内のノ
ードＮ１とノードＮ２との間の電気抵抗値の値に応じた
発振周波数の電流がスピーカー４に流れることにより、
スピーカー４から音が出力される。

【００５７】従って、圧力センサ２に対して外部から力
が加わった場合には、その力が加わった位置に応じた音
階の音がスピーカー４から出力される。また、圧力セン
サ２に力が加わる位置が変化した場合には、スピーカー
４から出力される音の音階も変化する。例えば、圧力セ
ンサ２を導線２８，２９付近で押圧し、押圧する箇所を
導線２８，２９から離れる方向へ移動させると、スピー
カー４から出力される音の音階は、高い音から低い音へ
変化する。

【００５８】さらに、導体管２１に設けられた抵抗値増
幅孔２ａ，２ａ，…の数によって、圧力センサ２におけ
る電気抵抗値の変化の度合いを変えることができる。

【００５９】本実施の形態における音出力回路１は、規
則的な音階を構成する複数の音を出力することにより、
簡単な操作で楽しめる楽器としても利用できるものであ
る。一般に、人間の耳に規則的な音階として聞こえる複
数の音は、隣り合う音同士の周波数の差が一定でないこ
とが明らかになっている。詳細に言えば、隣り合う音同
士の周波数の差は、低音域では大きく、高音域に移るに
つれて小さくなることが判明している。

【００６０】このため、一定の間隔で複数の周波数を設
定し、各周波数に対応する音を出力しても、人間の耳に
規則的な音階としては聞こえない。規則的な音階を構成
する複数の音を出力する場合には、異なる間隔を空けて
設定された複数の周波数の音を出力する必要がある。

【００６１】一例として、圧力センサ２を、屈曲変形し
た位置に応じて導線２８，２９間の電気抵抗値が一様に
変化する構成、即ち、圧力センサ２の単位長さあたりの
電気抵抗値が常に一定である構成を想定する。

【００６２】この場合、圧力センサ２を押圧する操作位
置を一定の間隔をあけて移動させると、スピーカー４か
ら出力される音は音階とは無関係に変化してしまう。ま
た、スピーカー４から規則的な音階の音を出力させるた
めには、圧力センサ２を、一見して不規則に見える操作
位置で押圧しなければならない。このため、操作位置と
出力される音との対応関係がわかりにくく、利用者が違
和感を感じ、興趣性を損なう恐れがある。

【００６３】従来は、この問題を解決するため、圧力セ
ンサ２における電気抵抗値をもとにした演算処理を行っ
て、スピーカー４から規則的な音階の音を出力させる演
算処理回路が必要であった。

【００６４】本発明を適用した音出力回路１では、圧力
センサ２に抵抗値増幅孔２ａ，２ａ，…を設けることに
より、圧力センサ２における操作位置によって、圧力セ
ンサ２の単位長さあたりの電気抵抗値を変えることがで
きる。例えば、低音域では、隣り合う音に対応する電気
抵抗値の差は大きく、高音域では隣り合う音に対応する
電気抵抗値の差は小さい。従って、圧力センサ２におい
て、低音域に対応する部分には抵抗値増幅孔２ａ，２
ａ，…を多く設け、高音域に対応する部分では抵抗値増
幅孔２ａ，２ａ，…を少なくすれば、圧力センサ２の単
位長さあたりの電気抵抗値は、低音域では大きく、高音
域では小さくなる。この傾向は、規則的な音階の各音の
周波数の差に一致する。

【００６５】従って、本実施の形態における圧力センサ
２を用いれば、各音に対応する操作位置を等間隔で配置
することができる。このため、規則的な音階の各音に対
応する操作位置が規則的に配置されるので、利用者は直
感的に操作することができ、簡単に音楽を楽しむことが
できる。

【００６６】以上のように、本発明の実施の形態におけ
る音出力回路１によれば、可撓性の導体によってなる導
体管２１および導体棒２２と、可撓性の絶縁体である絶
縁部材２３，２３，２３と、によって構成される圧力セ
ンサ２と、この圧力センサ２に接続された音階発生回路
３と、流れる電流に応じた音階の音を出力するスピーカ
ー４と、によって構成される音出力回路１であって、外
部から圧力センサ２に対して力が加わった場合には、そ
の力が加わった位置に応じた音階の音がスピーカー４か
ら出力されるので、簡単な操作によって微妙な変化を生
じる音を出力することができる。従って、例えば玩具に
適用した場合、非常に興趣性に富む玩具を提供すること
ができる。

【００６７】さらに、導体管２１には抵抗値増幅孔２
ａ，２ａ，…が多数設けられ、その数は２１の一端部か
ら他端部へ向かって漸増する。ここで、低音域に対応す
る部分に抵抗値増幅孔２ａ，２ａ，…を多く設け、高音
域に対応する部分では抵抗値増幅孔２ａ，２ａ，…を少
なくすれば、規則的な音階を出力するための操作位置は
全音域に渡って一定の間隔で配置される。これにより、
規則的な音階の音に対応する操作位置を規則的に配置で
きる。

【００６８】また、音階発生回路３は、圧力センサ２に
おける電気抵抗値の変化をデジタル信号として演算処理
する回路を含まず、アナログ回路により構成されるの
で、従来のデジタル演算処理装置等を備える音発生装置
に比べ、より低コストで音出力回路を実現することがで
きる。

【００６９】そして、圧力センサ２は全体的に柔軟な構
成によってなるので、例えばぬいぐるみ等の玩具に適用
した場合、玩具の触感を損なうことが無く、より興趣性
に富む玩具を低コストで提供することができる。

【００７０】

【変形例１】次に、本発明の実施の形態における第１の
変形例として、音出力回路１を玩具に適用した玩具１０
について説明する。図５は、音出力回路１を内蔵した玩
具１０の概略構成を示す図である。図５に示すように、
玩具１０は、ぬいぐるみの本体１１内に音出力回路１の
各部を内蔵して構成される。なお、ここで玩具１０の本
体１１は、ぬいぐるみの一例としての猫のぬいぐるみで
あるが、勿論、本体１１の形状について制限はない。

【００７１】玩具１０の本体１１の中央部分には、音階
発生回路３およびスピーカー４が内蔵されている。音階
発生回路３およびスピーカー４には金属等の硬質な部材
が含まれるため、本体１１の中央部分のように体積の大
きい部分に配設されることが望ましい。これにより、ぬ
いぐるみの柔らかい触感を損なうことなく音出力回路１
を適用することができる。

【００７２】本体１１の尾の内部には、その長手方向に
沿って圧力センサ２が配設されている。圧力センサ２
は、本体１１の尾の付け根で音階発生回路３に接続され
ている。

【００７３】玩具１０に対して、利用者による「尾を触
る」、或いは「尾を握る」等の操作が加えられると、本
体１１の尾に内蔵された圧力センサ２が屈曲変形して導
体管２１と導体棒２２とが導通する。そして、上記のよ
うに、圧力センサ２に力が加わった位置に応じた音階の
音がスピーカー４から出力されるので、本体１１の尾に
対して加わる力に応じて、音が出力される。

【００７４】本体１１は猫のぬいぐるみであり、全体的
に柔軟な玩具であるので、本体１１に外部から加わる力
が速やかに圧力センサ２に伝達される。このため、利用
者が本体１１に加えた力を検知して、力が加わった位置
に対応する音をスピーカー４から出力することができ
る。

【００７５】例えば、本体１１の尾の先端を利用者が掴
んだ場合、導体管２１と導体棒２２との間の電気抵抗値
が大きいため、スピーカー４からは低音が出力される。
ここで、利用者が、尾を掴む位置を尾の付け根に向かっ
て移動すると、導体管２１と導体棒２２との間の電気抵
抗値は徐々に小さくなり、スピーカー４から出力される
音は高い音へと滑らかに変化する。ここで、導体管２１
と導体棒２２との間の電気抵抗値の変化に応じて、電圧
制御発振器３１から出力される振動電流の発振周波数が
変化し、スピーカー４から出力される音の音階が変化す
るので、デジタル信号処理等を行う場合に比べて、出力
音の音階を非常に滑らかに変化させることができる。

【００７６】さらに、図示はしないが、本体１１の尾の
部分に一定間隔でマークを記し、このマークを利用者の
操作の目安とすることもできる。上記のように、圧力セ
ンサ２の導体管２１には抵抗値増幅孔２ａ，２ａ，…が
多数設けられ、抵抗値増幅孔２ａ，２ａ，…の数によっ
て、単位長さあたりの電気抵抗値の差が異なる。このた
め、規則的な音階に対応するマークを付する場合であっ
ても、音域に応じて抵抗値増幅孔２ａ，２ａ，…の数を
適宜調節することにより、一定間隔で付されたマークを
各音に対応させることができる。

【００７７】この場合、利用者は、本体１１の尾に一定
間隔で記されたマークを参照して操作することにより、
規則的な音階の音を容易に出力させることができる。ま
た、尾に記されたマークは規則的に配列されているの
で、規則的な音階と感覚的に一致し、直感的に操作して
楽しむことができる。

【００７８】以上のように、本発明の実施の形態におけ
る変形例としての玩具１０によれば、本体１１で圧力セ
ンサ２が内蔵された尾に対して力が加わった位置に応じ
た音階の音をスピーカー４から出力させることができ
る。そして、アナログ回路により構成される電圧制御発
振器３１によって、圧力センサ２における電気抵抗値の
変化に応じてスピーカー４に流れる振動電流の発振周波
数を変化させるので、スピーカー４から出力される音の
音階は圧力センサ２に加わる力の変化に応じて非常に滑
らかに変化し、より興趣性に富む玩具を提供することが
できる。さらに、玩具１０に力を加えて音を出力させる
操作は非常に簡単であり、スピーカー４から出力される
音の音階は多様に変化する。このため、通常の楽器のよ
うな複雑な操作を習得すること無く多様な音階の音を出
力することができ、より興趣性に富む楽器として提供す
ることができる。

【００７９】さらに、本体１１に内蔵される圧力センサ
２は、抵抗値増幅孔２ａ，２ａ，…の数によって単位長
さあたりの電気抵抗値を変化させることができるので、
圧力センサ２が内蔵された尾の部分に一定間隔でマーク
を付することにより、利用者は、このマークを参照して
容易に規則的な音階の音を出力させることができる。こ
れにより、玩具１０は、直感的に操作できる楽器として
も楽しむことができる。

【００８０】なお、上記第１の変形例としての玩具１０
においては、本体１１を猫のぬいぐるみとしたが、本発
明はこれに限定されるものではなく、例えば他の動物を
模したぬいぐるみであっても良く、圧力センサ２を内蔵
可能な柔軟な部位を有する玩具であれば、本体の一部の
みが柔軟な玩具にも適用可能である。さらに、音階発生
回路３内の細部構成等、その他の構成についても本発明
の主旨を逸脱しない範囲内で適宜変更可能である。

【００８１】

【変形例２】図６は、本発明の実施の形態における第２
の変形例として、音出力回路１を適用した音出力装置５
を示す図である。音出力装置５は、本体５０と、本体５
０の両端に配設されたグリップ６，６とによって構成さ
れ、内部に上記の音出力回路１を格納する。

【００８２】本体５０は、外筒５２，５２および外筒５
３，５３を、関節部５１で互いに連結して構成される。
外筒５２，５２および外筒５３，５３は、いずれも中空
の筒状部材であって、外筒５２，５２の一端部、および
外筒５３，５３の両端には突起板５１ａ，５１ａ，…が
設けられている。

【００８３】関節部５１においては、隣り合う２つの外
筒５２，５２又は外筒５３，５３から相対するように伸
びる２枚の突起板５１ａ，５１ａが、止め具５４，５４
によって回動可能に連結される。なお、関節部５１は、
止め具５４，５４を結ぶ仮想の直線を中心とする方向に
のみ回動可能である。

【００８４】さらに、音出力装置５に設けられる複数の
関節部５１，５１，…は、それぞれ異なる仮想軸線を中
心として回動可能である。このため、音出力装置５に対
して外部から力が加わった場合、加わった力の方向に回
動可能ないずれか１カ所の関節部５１のみが回動し、他
の関節部５１は回動しない。

【００８５】また、外筒５２，５２の、突起板５１ａ，
５１ａ，…が設けられていない側の端部には、グリップ
６，６が固定されている。グリップ６，６は、利用者が
音出力装置５に力を加えて操作する際に握るためのグリ
ップであり、外筒５２，５２とグリップ６，６の接合の
方法については、必要な強度を有する方法であれば特に
限定されない。

【００８６】音出力装置５において、本体５０内の中空
部には、当該中空部を貫通するように圧力センサ２が配
設される。また、図示はしないが、音階発生回路３、ス
ピーカー４等、音出力回路１のその他の各部は、例えば
グリップ６，６の内部等、音出力装置５内に格納され
る。

【００８７】従って、利用者が音出力装置５の両端のグ
リップ６，６を掴んで、音出力装置５を折り曲げるよう
な操作を行った場合には、いずれか１カ所の関節部５１
のみが回動し、回動した関節部５１内で圧力センサ２が
屈曲変形する。

【００８８】そして、圧力センサ２が屈曲変形した位置
に応じてスピーカー４から音が出力されるが、出力され
る音の音階は、圧力センサ２が屈曲した位置、即ち、回
動した関節部５１の位置により決定される。

【００８９】前述のように、圧力センサ２には抵抗値増
幅孔２ａ，２ａ，…が多数設けられており、一端部から
他端部に向かって抵抗値増幅孔２ａ，２ａ，…の数が漸
増する。この抵抗値増幅孔２ａ，２ａ，…の数によっ
て、圧力センサ２の単位長さあたりの電気抵抗が変化す
るので、関節部５１，５１，…の間隔をほぼ等間隔にし
て、各関節部５１，５１，…に対応して規則的な音階の
音を出力することが可能である。

【００９０】即ち、低音域では、隣り合う音同士の周波
数の差は比較的大きいので、単位長さあたりの電気抵抗
値が大きくなるように抵抗値増幅孔２ａ，２ａ，…を多
く備えた部分を低音域に対応づける。また、高音域では
隣り合う音同士の周波数の差が小さいので、抵抗値増幅
孔２ａ，２ａ，…の数が少なく、単位長さあたりの電気
抵抗値が小さい部分を高音域に対応づける。この構成に
より、音階の低音域での各音に対応する関節部５１，５
１，…の間隔と、高音域での各音に対応する関節部５
１，５１，…の間隔とを、同じ間隔とすることができ
る。なお、圧力センサ２の各部と低音域および高音域の
対応付けは、音階発生回路３内のアナログ回路の構成に
よって容易に実現可能である。

【００９１】従って、簡単な操作によって規則的な音階
の音を出力でき、楽器としても楽しむことが可能な興趣
性に富む音出力装置５を、低コストで実現することがで
きる。また、音出力装置５の関節部５１，５１，…を一
定間隔で配置することにより、直感的な操作で楽しむこ
とができる。

【００９２】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、導体管と
導体棒との間の導通状態を検知することで外部からの圧
力の有無を容易に検知することができる。また、導体管
は、軸方向の位置によって単位長さあたりの電気抵抗値
が変化する構成であり、導体管と導体棒とが接触して導
通した位置によって、導体管と導体棒との間の電気抵抗
値が変化する。これにより、本発明の圧力センサに対し
て外部からの圧力が加わった位置を、その電気抵抗値か
ら検知することができる。さらに、圧力センサにおける
電気抵抗値をもとに音を出力する回路を接続し、導体管
の単位長さあたりの電気抵抗値を適宜設定して、導体管
と導体棒との間の電気抵抗値の変化の度合いを調節する
ことにより、外部からの圧力に応じた音階の音を出力す
る等、各種動作を行う装置に適用することも容易であ
る。

【００９３】請求項２記載の発明によれば、外部からの
圧力が加わった位置と、導体管と導体棒との間の電気抵
抗値との対応の仕方を、任意に設定することができる。
例えば、導体管の特定の部分では、圧力が加わる位置が
僅かに変化することで電気抵抗値が大きく変化する構成
としたり、或いは、圧力が加わる位置が大きく変化して
も電気抵抗値の変化が小さくなるように構成することも
容易である。従って、導体管における電気抵抗値を適切
な値に設定することで、圧力が加わる位置に応じた音階
の音を出力する等の各種装置に、容易に適用することが
できる。

【００９４】請求項３記載の発明によれば、導体管の一
端部から他端部へ向けて次第に密になるように複数の孔
が設けられるので、導体管における単位長さあたりの電
気抵抗値は、一端部から他端部へ向かって次第に増大す
る。従って、一端部から他端部へ向かって、圧力が加わ
る位置の変化をより大きく反映した電気抵抗値の変化が
現れるようになり、圧力が加わる位置に応じた各種動作
を容易に実現することができる。

【００９５】請求項４記載の発明によれば、圧力センサ
に圧力が加わった際に、圧力センサにおける電気抵抗値
は圧力が加わった位置に応じた値となる。そして、この
電気抵抗値に応じた音階の音が出力されるので、加わっ
た圧力に応じて様々な音を出力する音出力回路を提供す
ることができる。この音出力回路をぬいぐるみ等の各種
玩具に適用することによって、より興趣性に富む玩具を
実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態における音出力回路１の概
略構成を示す図である。

【図２】図１の圧力センサ２の構成をより詳細に示す斜
視図である。

【図３】図１の圧力センサ２の構成をより詳細に示す断
面図である。

【図４】図１の音階発生回路３の内部構成を示す回路図
である。

【図５】図１の音出力回路１を適用した玩具１０の構成
を示す図である。

【図６】図１の音出力回路１を適用した音出力装置５の
構成を示す図である。

【符号の説明】

１ 音出力回路 ２ 圧力センサ ２ａ 抵抗値増幅孔（孔） ２１ 導体管 ２２ 導体棒 ２３ 絶縁部材 ２４ 電極接続孔 ２６，２７ 電極部材 ２８，２９ 導線 ３ 音階発生回路（発振手段） ３１ 電圧制御発振器 ４ スピーカー（音出力手段） ５ 音出力装置 ５０ 本体 ５１ 関節部 ５１ａ 突起板 ５２ 外筒 ５３ 外筒 ５４ 止め具 ６ グリップ １０ 玩具 １１ 本体

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】単位長さあたりの電気抵抗値が軸方向の位
   置によって異なる値を示す可撓性の導体管と、 この導体管の軸方向に沿って前記導体管の中空部分を通
   る可撓性の導体棒と、 一端を前記導体棒の表面に前記導体棒の軸方向に沿って
   固定されるとともに、他端を前記導体管の内面に当該導
   体管の軸方向に沿って固定される可撓性の絶縁部材と、 を備えることを特徴とする圧力センサ。
2. 【請求項２】前記導体管の表面に複数の孔が設けられ、
   これら複数の孔が配設された密度が前記導体管の軸方向
   における位置によって異なること、 を特徴とする請求項１記載の圧力センサ。
3. 【請求項３】前記複数の孔は、前記導体管の一端部から
   他端部へ向かって次第に密になるように配設されるこ
   と、 を特徴とする請求項２記載の圧力センサ。
4. 【請求項４】単位長さあたりの電気抵抗値が軸方向の位
   置によって異なる値を示す可撓性の導体管と、 この導体管の軸方向に沿って前記導体管の中空部分を通
   る可撓性の導体棒と、 一端を前記導体棒の表面に前記導体棒の軸方向に沿って
   固定されるとともに、他端を前記導体管の内面に当該導
   体管の軸方向に沿って固定される可撓性の絶縁部材と、
   を備えた圧力センサと、 この圧力センサにおける前記導体管と前記導体棒との間
   の電気抵抗値の変化に応じた周波数の発振信号を出力す
   る発振手段と、 この発振手段から出力された発振信号の周波数に対応す
   る周波数の音を出力する音出力手段と、 を備えることを特徴とする音出力回路。