JP2014142206A

JP2014142206A - 動作検出センサ及び動作検出装置

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Publication number: JP2014142206A
Application number: JP2013009483A
Authority: JP
Inventors: Tomoyuki Kawazoe; 智行川副; Jun Wada; 潤和田; Kazumi Koketsu; 和美纐纈
Original assignee: KATO TECH CO Ltd; Shiseido Co Ltd; Tec Gihan Co Ltd
Current assignee: KATO TECH CO Ltd; Shiseido Co Ltd; Tec Gihan Co Ltd
Priority date: 2013-01-22
Filing date: 2013-01-22
Publication date: 2014-08-07
Anticipated expiration: 2033-01-22
Also published as: JP6114562B2

Abstract

【課題】指の動作を高精度に行いうる動作検出センサ及び動作検出装置を提供する。
【解決手段】指Ａの動作を検出する動作検出センサであって、装着状態で指Ａの上部に位置するベース部１１と、このベース部１１の一側縁部から指Ａの一側部に延出された第１のアーム部１２と、ベース部１１の他側縁部から指Ａの他側部に延出されると共に第１のアーム部１２との間で指Ａを挟む第２のアーム部１３と、指Ａが動作した時に指Ａの変形に伴い第１のアーム部１２に発生する歪を測定する第１の歪測定部１４と、指Ａが動作した時に指Ａの変形に伴い第２のアーム部１３に発生する歪を測定する第２の歪測定部１５とを有する。
【選択図】図３

Description

本発明は、指に装着してその動作を検出する動作検出センサ及び動作検出装置に関する。

一般に、化粧を行う場合には種々の化粧品や化粧道具を用いる。化粧品の中には、化粧を行う施術者が化粧品を直接把持して化粧を行うものがある（例えば、マスカラ，アイライナー等）。また化粧を行うに際し、施術者が化粧道具（リップブラシやチークブラシ等の各種ブラシ、メーキャップパフ、ファンデーションスポンジ、コットン等）を用いる場合もある。

このように化粧を行う場合、施術者は化粧品や化粧道具（以下、総称して化粧道具等という）を手にとって使用することになる。従って化粧道具等は、施術者が直接把持した際の使用感を向上させることが重要となる。また、使用性の向上を客観的に判断できるように、化粧道具等の使用感は定量的に検出できることが望ましい。

この化粧道具等の使用感を定量的に検出するには、化粧を行う際の指先の動作と、その動作を行った時に指先に感じる感触を検出することが必要となる。

指先に感じる感触は、施術者（化粧道具等を使用する者）に対して官能検査を行うことにより得ることができる。しかしながら、これに対して指先の動作は、特許文献１に開示されているような動作検出センサを用いて検出することが可能である。この特許文献１に開示されたセンサでは、指の爪に歪みセンサを配置し、指の動作時に爪に発生する歪みを検出することにより指先の動作を検知する構成とされている。

特開２００１−２６５５２２号公報

しかしながら、特許文献１に開示された発明は、爪に直接センサを接着剤等を用いて貼着する構成であったため、動作時における歪発生量が小さく、十分な測定精度を得ることができないという問題点があった。また、爪の大きさや剛性には個人差があり、被験者の爪の個人特性により検出結果が左右されるという問題点があった。

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、指の動作を高精度に行いうる動作検出センサ及び動作検出装置を提供することを目的とする。

上記の課題は、第１の観点からは、
指に装着され、該指の動作を検出する動作検出センサであって、
装着状態で前記指の上部に位置する基部と、
前記基部の一側縁部から前記指の一側部に延出された第１のアームと、
前記基部の他側縁部から前記指の他側部に延出されると共に、前記第１のアームとの間で前記指を挟む第２のアームと、
前記指が動作した時に該指の変形に伴い前記第１のアームに発生する歪を測定する第１の歪測定手段と、
前記指が動作した時に該指の変形に伴い前記第２のアームに発生する歪を測定する第２の歪測定手段と、
を有することを特徴とする動作検出センサにより解決することができる。

開示の動作検出センサによれば、第１のアームに発生する歪と、第２のアームに発生する歪をそれぞれ独自に測定することができるため、指の動作検出を精度よく行うことが可能となる。

図１は、本発明の一実施形態である動作検出センサを指に装着した状態を示す正面図である。図２は、本発明の一実施形態である動作検出センサを指に装着した状態を示す側面図である。図３は、本発明の一実施形態である動作検出センサの斜視図である。図４は、歪ゲージを説明するための図である。図５は、本発明の一実施形態である動作検出装置の回路構成図である。図６は、本発明の一実施形態である動作検出装置の出力の一例を示す図である。図７は、本発明の一実施形態である動作検出装置のハード構成図である。図８は、本発明の一実施形態である動作検出装置の動作検出処理を示すフローチャートである。図９は、本発明の一実施形態である動作検出センサに対する校正処理を説明するための図である。図１０は、本発明の一実施形態である動作検出センサに対する校正処理に使用する校正プレートを説明するための図である。

次に、本発明の実施の形態について図面と共に説明する。

図１乃至図３は、本発明の一実施形態である動作検出センサを示している。図１は動作検出センサ１０を指Ａに装着した状態の正面図（被覆部材１７のみ断面で示す）、図２は動作検出センサ１０を指Ａに装着した状態の側面図、図３は動作検出センサ１０の斜視図である（図２及び図３では、被覆部材１７の図示は省略している）。

本実施形態に係る動作検出センサ１０は、図１及び図２に示すように人（被験者）の指Ａを被検査体とし、この被検査体である指Ａの動作を検出する機能を奏するものである。この動作検出センサ１０は、ベース部１１、第１のアーム部１２、第２のアーム部１３、第１の歪測定部１４（第１の歪測定手段に相当する）、第２の歪測定部１５（第２の歪測定手段に相当する）、加速度センサ１６、及び被覆部材１７等を有した構成とされている。

基部となるベース部１１、第１のアーム部１２、及び第２のアーム部１３は、いずれも金属よりなる板状の部材で構成されている。本実施形態では、ベース部１１と第１及び第２のアーム１２，１３を一体形成している。しかしながら、ベース部１１と第１及び第２のアーム１２，１３を、異なる金属材料により構成してもよい。

この場合には、ベース部１１をアルミニウム板により構成し、第１及び第２のアーム部１２，１３をベース部１１よりも弾性変形し易いバネ性を有する材料により構成することが望ましい。また、ベース部１１と第１及び第２のアーム部１２，１３との接合方法は特に限定されるものではなく、例えば溶接により接合したり、またネジ等の固定部材を用いて接合したりする方法を用いることができる。

第１のアーム部１２は、ベース部１１の一側縁部（図中矢印Ｘ１方向の側縁部）から指Ａの一側部に向けて下方（図中矢印Ｚ１方向）に延出した構成とされている。また第２のアーム部１３は、ベース部１１の他側縁部（図中矢印Ｘ２方向の側縁部）から指Ａの他側部に向けて下方（図中矢印Ｚ１方向）に延出した構成とされている。

即ち、第１及び第２のアーム部１２，１３は、一端がベース部１１に固定されると共に他端部が自由端とされた片持ち梁状とされている。よって、第１及び第２のアーム１２，１３の自由端側は、ベース部１１に対して図１に矢印Ｂ１，Ｂ２で示す方向に弾性変形可能な構成とされている。

また、第１のアーム部１２の中央位置には開口部１８が形成され、また第２のアーム部１３の中央位置にも開口部１９が形成されている。これにより、第１のアーム部１２は開口部１８を中心としてアーム半体１２ａとアーム半体１２ｂに画成され、同様に第２のアーム部１３も開口部１９を中心としてアーム半体１３ａとアーム半体１３ｂに画成される。

このように、各アーム部１２，１３の中央に開口部１８，１９を形成することにより、各アーム部１２，１３の矢印Ｂ１，Ｂ２方向への弾性変形は行われるが、捩じり方向への変形が抑制される。これにより、後述する動作検出において、捩じり方向への変形が誤差として混入することを防止でき、検出精度の向上を図ることができる。

加速度センサ１６は、ベース部１１の上部に配設されている。この加速度センサ１６は、指Ａが動作した際、この指Ａの加速度を検出する。この加速度センサ１６としては、例えば３軸加速度センサを用いることができる。また、被覆部材１７は樹脂材であり、ベース部１１の上部に加速度センサ１６を被覆するよう形成されている。

次に、第１の歪測定部１４及び第２の歪測定部１５について説明する。

第１の歪測定部１４は第１〜第４の歪ゲージ１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄにより構成されており、第２の歪測定部１５は第１〜第４の歪ゲージ１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ（第１〜第４の歪ゲージ１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄは、請求項に記載の第５〜第８の歪ゲージに相当する）により構成されている。

各歪ゲージ１４ａ〜１４ｄ，１５ａ〜１５ｄは、同一構成とされている。このため、歪ゲージ１４ａを図４に拡大して示し、これについて説明する。歪ゲージ１４ａは、フィルム状のベース材３２に所定のパターン（例えば、ミアンダ状パターン）で抵抗体３１が形成された構成とされている。また、抵抗体３１の両端部には配線３３が接続されている。

抵抗体３１は、変形することにより電気抵抗を変化する特性を有している。よって、配線３３から出力される抵抗体３１の抵抗変化を電圧変化として測定することにより、歪を測定することが可能となる。

ここで、主に図３を用いて第１及び第２の歪測定部１４，１５を構成する各歪ゲージ１４ａ〜１４ｄ，１５ａ〜１５ｄの配設位置について説明する。

第１の歪測定部１４は、第１のアーム部１２に配設されている。第１の歪測定部１４を構成する第１の歪ゲージ１４ａは、第１のアーム部１２を構成するアーム半体１２ａの外側面に配設されている。また、第２の歪ゲージ１４ｂは、第１のアーム部１２を構成するアーム半体１２ｂの外側面に配設されている。

また、第３の歪ゲージ１４ｃは、アーム半体１２ａの内側面（指Ａと対向する側の面）に配設されている。更に、第４の歪ゲージ１４ｄは、アーム半体１２ｂの内側面（指Ａと対向する側の面）に配設されている。

また、第１の歪ゲージ１４ａと第３の歪ゲージ１４ｃは、アーム半体１２ａを介して対向するよう配設されている。同様に、第２の歪ゲージ１４ｂと第４の歪ゲージ１４ｄは、アーム半体１２ｂを介して対向するよう配設されている。

第２の歪測定部１５は、第２のアーム部１３に配設されている。第２の歪測定部１５を構成する第１の歪ゲージ１５ａは、第２のアーム部１３を構成するアーム半体１３ａの外側面に配設されている。また、第２の歪ゲージ１５ｂは、第２のアーム部１３を構成するアーム半体１３ｂの外側面に配設されている。

また、第３の歪ゲージ１５ｃは、アーム半体１３ａの内側面（指Ａと対向する側の面）に配設されている。更に、第４の歪ゲージ１５ｄは、アーム半体１３ｂの内側面（指Ａと対向する側の面）に配設されている。

また、第１の歪ゲージ１５ａと第３の歪ゲージ１５ｃは、アーム半体１３ａを介して対向するよう配設されている。同様に、第２の歪ゲージ１５ｂと第４の歪ゲージ１５ｄは、アーム半体１３ｂを介して対向するよう配設されている。

更に、アーム半体１２ａに配設された一対の第１及び第３の歪ゲージ１４ａ，１４ｃは、アーム半体１３ａに配設された一対の第１及び第３の歪ゲージ１５ａ，１５ｃと指Ａの装着空間部分を介して対向するよう配置されている。

同様に、アーム半体１２ｂに配設された一対の第２及び第４の歪ゲージ１４ｂ，１４ｄは、アーム半体１３ｂに配設された一対の第２及び第４の歪ゲージ１５ｂ，１５ｄと指Ａの装着空間部分を介して対向するよう配置されている。

上記構成とされた動作検出センサ１０は、指Ａに装着される。動作検出センサ１０を指Ａに装着した際、図１及び図２に示すように、ベース部１１は指Ａの上部（爪の上部）に当接し、また第１及び第２のアーム部１２，１３は指Ａの両側部に当接する。この装着状態において、第１及び第２のアーム部１２，１３はそれぞれＢ１方向に若干弾性変形する。このため、この弾性力により指Ａは第１及び第２のアーム部１２，１３に挟持された状態となる。この挟持力により、動作検出センサ１０は指Ａに装着される。

ここで、指Ａに動作検出センサ１０を装着した状態において、図１に示すように指Ａを基台３５に押し当てた上で、図中Ｘ１，Ｘ２方向（剪断方向）に動作させることを想定する。指Ａが基台３５上を矢印Ｘ１，Ｘ２方向に動作（移動）することにより、指Ａには変形が発生する。

例えば、指Ａが基台３５上を矢印Ｘ１方向に動作する場合には、指Ａと基台３５との間に発生する摩擦力はＸ２方向に作用するため、指ＡのＸ１方向側の部分は図１に矢印Ｃ１で示すように引っ張られると共に、指ＡのＸ２方向側の部分は図１に矢印Ｃ２で示すように押された状態となる。また、指Ａが基台３５上を矢印Ｘ２方向に動作する場合には、これと反対の動作が発生する。

このように、指Ａが動作することにより、指ＡにはＸ１方向側とＸ２方向側で非対称な変形が発生する。このように指Ａに変形が発生することにより、指Ａに装着された動作検出センサ１０の第１及び第２のアーム部１２，１３には指Ａの変形量に応じた異なった歪が発生する。

この第１及び第２のアーム部１２，１３に発生した歪は、第１及び第２の歪測定部１４，１５を構成する各歪ゲージ１４ａ〜１４ｄ，１５ａ〜１５ｄにより測定される（第１の測定値）。即ち、第１のアーム部１２に発生する歪は第１の歪測定部１４（第１〜第４の歪ゲージ１４ａ〜１４ｄ）により測定され、第２のアーム部１３に発生する歪は第２の歪測定部１５（第１〜第４の歪ゲージ１５ａ〜１５ｄ）により測定される（第２の測定値）。

上記構成とされた動作検出センサ１０は、薄板状の金属材よりなるベース部１１と各アーム部１２，１３に第１及び第２の歪測定部１４，１５等を配設した極めて簡単な構成である。また、各歪ゲージ１４ａ〜１４ｄ，１５ａ〜１５ｄは、フィルム状のベース材３２に抵抗体３１が形成された薄くて軽量なものである。このため、動作検出センサ１０は、小型で軽量であり、装着性及び使用性の向上を図ることができる。

図５及び図７は、本発明の一実施形態である動作検出装置２０を示している。図５は動作検出装置２０の回路構成図であり、図７は動作検出装置２０のハード構成図である。

動作検出装置２０は、動作検出センサ１０、演算装置３０、校正プレート４０、及び出力装置５０等を有した構成とされている。

動作検出センサ１０は、前記のように第１の歪測定部１４及び第２の歪測定部１５等を有した構成とされている。前記のように第１及び第２の歪測定部１４，１５は、第１及び第２のアーム部１２，１３の歪を測定する歪ゲージ１４ａ〜１４ｄ，１５ａ〜１５ｄを有している。

しかしながら、個々の歪ゲージ１４ａ〜１４ｄ，１５ａ〜１５ｄでは、歪による抵抗変化が小さい。このため本実施形態では、歪ゲージ１４ａ〜１４ｄで第１のホイートストンブリッジ回路ＷＢ１を構成し、歪ゲージ１５ａ〜１５ｄで第２のホイートストンブリッジ回路ＷＢ２を構成し、これにより測定精度の向上を図っている。

電源２１は、第１の歪測定部１４（第１のホイートストンブリッジ回路ＷＢ１）及び第２の歪測定部１５（第２のホイートストンブリッジ回路ＷＢ２）に電源供給を行う。第１の歪測定部１４（ＷＢ１）は、指Ａの動作に伴い第１のアーム部１２に発生する歪を検出する。また、第２の歪測定部１５（ＷＢ２）は、指Ａの動作に伴い第２のアーム部１３に発生する歪を検出する。第１の歪測定部１４の出力及び第２の歪測定部１５の出力は、演算装置３０に供給される。

校正プレート４０は、動作検出センサ１０の構成処理に使用するものである。この校正プレート４０について、図１０を用いて説明する。図１０（Ａ）は校正プレート４０の概略構成を示す平面図であり、図１０（Ｂ）は校正プレート４０の概略構成を示す側面図である。

校正プレート４０は、検出台４１とロードセル４２とを有した構成とされている。検出台４１は、図１０（Ｂ）に示すように動作検出センサ１０を装着した指Ａが当接されるプレートである。この検出台４１の四隅位置には、それぞれロードセル４２が配設されている。

なお、本実施形態では３軸のロードセル４２（図１０に矢印Ｆ_Ｘ，Ｆ_Ｙ，Ｆ_Ｚの荷重を検出できるロードセル）を用いているが、後述するように少なくとも鉛直方向（Ｚ１方向）の荷重Ｆｚが測定可能な２軸のロードセルでも動作検出センサ１０の校正を行うことができる。

ここで、動作検出センサ１０の校正処理について説明する。いま、図１０（Ｂ）に示すように、動作検出センサ１０を装着した被験者の指Ａを校正プレート４０の検出台４１に押圧したことを想定する（Ｘ１，Ｘ２方向の移動は行わない）。

この際、第１の歪測定部１４に発生するＸ１方向の歪と、第２の歪測定部１５に発生するＸ２方向の歪が等しいことが理想的である。しかしながら本発明者の実験によれば、実際には個人の癖等により偏りが発生する場合が一般的である。

よって指Ａの動作検出を開始する前において、指Ａを鉛直下方向に押し付けただけの時点で、このような誤差（人的誤差）が存在しているのでは、正確な動作検出を行うことはできない。そこで、この誤差をなくすため、動作検出センサ１０に対する校正処理を行う。

なお、上記のように校正を行う誤差には被験者の癖等により発生する人的誤差が含まれるため、以下説明する校正処理は被験者が代わる毎に実施する。

以下、具体的な校正方法について説明する。

校正処理を実施するには、被験者が図１０（Ｂ）に示すように指Ａに動作検出センサ１０を装着した上で、指Ａで検出台４１を鉛直下方向に押圧する。この際、押し付け力Ｆ_ｚが漸次増大するよう押圧する。そして、この時の指Ａの押し付け力Ｆ_ｚを校正プレート４０のロードセル４２で測定する。またこれと同時に、動作検出センサ１０の第１及び第２の歪測定部１４，１５から出力される電圧値Ｅ_Ｘ１，Ｅ_Ｘ２を測定する。

指Ａの押し付け力Ｆ_ｚが漸次増大することにより指Ａの変形量も大きくなり、よって第１の歪測定部１４から出力される電圧Ｅ_Ｘ１及び第２の歪測定部１５から出力される電圧Ｅ_Ｘ２も漸次増大する。

この際、被験者の指Ａの押圧に癖等がなく、Ｘ１，Ｘ２方向に均一な押し方をした場合には、第１の歪測定部１４から出力される電圧Ｅ_Ｘ１及び第２の歪測定部１５から出力される電圧Ｅ_Ｘ２は等しくなる。しかしながら、一般的には前記のように指Ａの押圧には個人誤差（癖等）があり、Ｘ１，Ｘ２方向で偏った押し方を行う。このため、各電圧Ｅ_Ｘ１，Ｅ_Ｘ２の値も異なることが一般的である。

図９は、これを説明するための図である。同図に示す例では、被験者の指Ａの押し方に偏りがあるため、Ｘ１方向への歪を検出する第１の歪測定部１４から出力される電圧値Ｅ_Ｘ１は、Ｘ２方向への歪を検出する第２の歪測定部１５から出力される電圧値Ｅ_Ｘ２よりも大きくなっている（Ｅ_Ｘ１＞Ｅ_Ｘ２）。

これに対し、同図に平均値Ｅ_ａｖで示すのは、被験者の指Ａの押圧に癖等がなく、Ｘ１，Ｘ２方向に均一な歪が現れるよう押圧した時の電圧値Ｅ_ａｖを示している。前記のように、この場合には第１の歪測定部１４から出力される電圧値及び第２の歪測定部１５から出力は、いずれも電圧値Ｅ_ａｖとなる。

本実施形態に係る校正処理では、図９に示すＸ１方向出力Ｅ_Ｘ１が平均値Ｅ_ａｖとなるよう補正処理を行うと共に、図９に示すＸ２方向出力Ｅ_Ｘ２が平均値Ｅ_ａｖとなるよう補正処理を行う。いま、第１の歪測定部１４の出力に対する補正係数をαとし、第２の歪測定部１５の出力に対する補正係数をβとした場合、Ｅ_ａｖ＝Ｅ_Ｘ１×α，Ｅ_ａｖ＝Ｅ_Ｘ２×βとなる各補正値α，βを演算する。この各補正値α，βの演算は、演算装置３０内の演算部２６で行われる（図５参照）。なお、補正係数α，βはＺ１方向の荷重Ｆ_Ｘに相関している。

ここで、再び図５及び図７に戻り説明を続ける。

前記したように、第１の歪測定部１４の出力及び第２の歪測定部１５の出力は、演算装置３０に供給される。この演算装置３０は、アンプ２２，２３、加算部２５、及び演算部２６等を有した構成とされている。この演算装置３０は、例えばＣＰＵとして構成することができる。

第１の歪測定部１４の出力はアンプ２２において増幅された後、加算部２５及び演算部２６に供給される。また、第２の歪測定部１５の出力はアンプ２３において増幅された後、加算部２５及び演算部２６に供給される。

加算部２５では、第１の歪測定部１４からの出力Ｅ_Ｘ１と、第２の歪測定部１５からの出力Ｅ_Ｘ２との和が求められる（Ｅ_Ｘ１＋Ｅ_Ｘ２）。加算部２５で求められた値は、演算部２６に送られると共に、Ｚ方向データＤＡとして出力端子２８に送られる。このＺ方向データＤＡの値は、指Ａが基台３５を鉛直下方向に押圧する力Ｆ_Ｚを示す。

一方、演算部２６では、先ず第１の歪測定部１４からの出力Ｅ_Ｘ１に対し、前記した校正処理において求められた補正係数αが乗算される（Ｅ_Ｘ１×α）。同様に、第２の歪測定部１５からの出力Ｅ_Ｘ２に対し、校正処理において求められた補正係数βが乗算される（Ｅ_Ｘ２×β）。

上記のように第１の歪測定部１４からの出力Ｅ_Ｘ１に補正係数αを乗算し、第２の歪測定部１５からの出力Ｅ_Ｘ２に補正係数βを乗算することにより、補正後の各出力の値は癖等の人的誤差は排除される。よって、演算部２６で減算することにより求められた値は、指Ａの動作（Ｘ１方向への移動動作、或いはＸ２方向への移動動作）に基づき第１のアーム部１２と第２のアーム部１３に発生した歪の差のみの値となる。

なお、前記のように補正係数α，βはＺ１方向の荷重Ｆ_Ｘの変化に伴い変化する。そこで本実施形態では、加算部２５から演算部２６に対し、第１の歪測定部１４からの出力Ｅ_Ｘ１と第２の歪測定部１５からの出力Ｅ_Ｘ２が加算された値が送られるよう構成している。

この各出力Ｅ_Ｘ１．Ｅ_Ｘ２を加算した値は、指Ａが基台３５をＺ１方向に押圧している力（Ｚ１方向の荷重Ｆ_Ｘ）に相関した値である。よってこの加算値（Ｅ_Ｘ１＋Ｅ_Ｘ２を）から、指Ａが現在基台３５をＺ１方向に押圧する力に対応した補正係数α，βを求めることができ、各出力ＥＸ１，ＥＸ２を適切に補正することが可能となる（これについては後述する）。

上記した補正処理が終了すると、演算部２６は補正された第１の歪測定部１４の出力値（Ｅ_Ｘ１×α）と、補正後の第２の歪測定部１５からの出力値（Ｅ_Ｘ２×β）との差が求められる（（Ｅ_Ｘ１×α）−（Ｅ_Ｘ２×β））。演算部２６で求められたこの減算値は、動作データＤＳとして出力端子２７に送られる。この動作データＤＳは、指ＡがＸ１方向或いはＸ２方向に移動した際、この動作を検出するデータとして使用される。

このように、本実施形態に係る動作検出装置２０では、演算装置３０において第１及び第２の歪測定部１４，１５からの出力Ｅ_Ｘ１，Ｅ_Ｘ２を校正処理により求められた補正係数α，βで補正しているため、人的誤差を排除することができ、動作検出センサ１０による指Ａの動作検出を高精度に行うことが可能となる。

次に、出力装置５０について説明する。出力端子２７及び出力端子２８は、出力装置５０に接続されている（図７参照）。本実施形態に係る出力装置５０は表示部を有しており、この表示部には出力端子２７，２８からの出力変化が時間の経過と共に表示される構成とされている。出力装置５０では、この各端子２７，２８から送られてくる出力値に基づき歪を演算し、これを表示部に表示する。この表示は、縦軸が歪を示し、横軸が時間を示す表として示される（図６参照）。

続いて、演算装置３０が実施する動作検出センサ１０を用いて指Ａの動作検出処理について説明する。図８は、動作検出センサ１０及び動作検出装置２０を用いた指Ａの動作検出処理を示すフローチャートである。

動作検出処理が開始されると、先ずステップ１０（図では、ステップをＳと略している）において、校正処理が終了しているか否かが判断される。ステップ１０で校正処理が終了していないと判断されると校正処理が実施される。

校正処理では、前記のように動作検出処理を実施する被験者は指Ａを校正プレート４０の検出台４１に対し鉛直下方向（Ｚ１方向）に押圧する。ステップ１２では、この時にロードセル４２から送られる鉛直下方向（Ｚ１方向）に対する荷重Ｆ_Ｚと、動作検出センサ１０から送られる第１及び第２の歪測定部１４，１５の出力電圧Ｅ_Ｘ１，Ｅ_Ｘ２を読み込む。そして、これらに基づき鉛直下方向（Ｚ１方向）に対する荷重Ｆ_Ｚをパラメータとする補正係数α，βを演算する。

前記のように各補正係数α，βは指Ａの鉛直下方向（Ｚ１方向）への荷重Ｆ_Ｚに相関するため、各補正係数α，βを関数表示するとα＝Ｑ（Ｆ_Ｚ）と示すことができ、またβ＝Ｒ（Ｆ_Ｚ）と示すことができる。ステップ１４では、このα＝Ｑ（Ｆ_Ｚ）及びβ＝Ｒ（Ｆ_Ｚ）が求められる。

上記の校正処理が終了した場合、又はステップ１０において既に校正処理が終了していると判断された場合、処理はステップ１６に進む。このステップ１６以降の処理が、指Ａの動作検出処理となる。

ステップ１６では、動作検出センサ１０を装着した指Ａを基台３５上で剪断方向（矢印Ｘ１，Ｘ２方向）に動作させる。この動作に伴い、第１の歪測定部１４及び第２の歪測定部１５から出力される出力電圧Ｅ_Ｘ１，Ｅ_Ｘ２を読み取る。

続くステップ１８では、加算部２５において各出力電圧Ｅ_Ｘ１，Ｅ_Ｘ２の加算処理を実施する。前記のようにこの加算値（Ｅ_Ｘ１＋Ｅ_Ｘ２）は、演算部２６及び出力端子２８に送られる。

また、演算部２６では、加算値（Ｅ_Ｘ１＋Ｅ_Ｘ２）に基づき指Ａが鉛直下方に指Ａを押圧する荷重Ｆ_Ｚを演算する。そして、ステップ１４で求めたα＝Ｑ（Ｆ_Ｚ）及びβ＝Ｒ（Ｆ_Ｚ）、及び荷重Ｆ_Ｚから補正係数α，βを演算する。いま、仮に荷重Ｆ_Ｚの値が図９に示すＮであったとすると（Ｆ_Ｚ＝Ｎ）、その時の補正係数α_Ｎ，β_Ｎはα_Ｎ＝Ｑ（Ｎ）及びβ_Ｎ＝Ｒ（Ｎ）となる。

続いて，演算部２６は第１及び第２の歪測定部１４，１５からの出力電圧Ｅ_Ｘ１，Ｅ_Ｘ２に、上記のようにして求めた補正係数α，βを乗算した上で、補正された各出力電圧の差を求める（Ｅ_Ｘ１×α−Ｅ_Ｘ２×β）。このようにして求められた減算値は、動作データＤＳとして出力端子２７に送られる。

出力装置５０は、出力端子２７，２８に接続されている。ステップ２０では、出力端子２７，２８から送られてくる動作データＤＳ及びＺ方向データＤＡに基づき歪を演算し、これを表示部に表示する。

上記した動作検出処理により、指Ａを基台３５上で剪断方向（矢印Ｘ１，Ｘ２方向）に動作させた時の指Ａの動作が、第１のアーム部１２及び第２のアーム部１３に発生する歪として出力装置５０に画像表示される。

次に、上記構成とされ動作検出装置２０を用いて、指Ａを基台３５上で動作させる実験を行った実験結果について説明する。

図６（Ａ）〜（Ｅ）は、動作検出センサ１０を装着した指Ａを基台３５上で剪断方向（矢印Ｘ１，Ｘ２方向）に動作させる実験を行い、その際に出力装置５０に表示される出力結果を示している。なお、各図において、縦軸は歪の大きさを示しており、横軸は指Ａの動作を開始した。

図６（Ａ）は、第１及び第２の歪測定部１４，１５からの出力値を加算部２５で加算したＺ方向データＤＡを示している。同図において、時間t1〜t2の間は指Ａを動作（移動）させることなく基台３５に押し付けている期間であり、時間t2〜t3の間は指Ａを矢印Ｘ１方向に動作させた期間であり、また時間t3〜t4の間は指Ａを矢印Ｘ２方向に動作させた期間である。

図６（Ａ）に示されるように、第１及び第２の歪測定部１４，１５からの出力を加算したＺ方向データＤＡは、時刻t1〜t4の期間で略同一の出力値となっている。このＺ方向データＤＡからは、第１のアーム部１２及び第２のアーム部１３に発生している歪の総和が求められる。また図６（Ａ）より、第１及び第２のアーム部１２，１３に発生している歪の総和は、指Ａの移動方向に拘らず一定の値となっていることが分かる。

しかしながら演算装置３０からの出力は、指Ａの移動方向に拘わらず時刻t1〜t4の間で一定であるため、図６（Ａ）のＺ方向データＤＡからは指Ａの移動方向を知ることはできない。

図６（Ｂ），（Ｃ）は、第１及び第２の歪測定部１４，１５からの各出力値を演算部２６で校正した後減算した動作データＤＳを示している。図６（Ｂ），（Ｃ）における時間t1〜t2の間の値は、指Ａを動作させることなく基台３５に押し付けている状態の動作データＤＳの値である。

また、図６（Ｂ）における時間t2〜t4の間の値は、この押し付け状態から指Ａを矢印Ｘ１方向に動作させた時の動作データＤＳの値を示している。更に、また、図６（Ｃ）における時間t2〜t4の間の値は、押し付け状態から指Ａを矢印Ｘ２方向（図６（Ｂ）の反対方向）に動作させた時の動作データＤＳの値を示している。

図６（Ｂ），（Ｃ）に示される時間t1〜t2の間に発生している歪は、指Ａを基台３５に押圧することにより発生したものである。指Ａを基台３５に押圧すると指Ａに変形（以下、非動作時変形という）が発生し、この非動作時変形により第１及び第２のアーム部１２，１３も変形して歪が発生する。

時間t1〜t2の間（以下、この時間を非動作時間という）に発生している歪は、この非動作時変形によるものである。この非動作時間後、時刻t2において指Ａを基台３５上で矢印Ｘ１方向或いは矢印Ｘ２方向へ動作させると、この動作に伴い指Ａには変形が発生する。

前記のように動作中の指Ａに発生する変形は、指ＡのＸ１方向側とＸ２方向側で異なる変形（非対称の変形）となる。従って、指Ａの変形に対応して変形する第１及び第２のアーム部１２，１３に発生する歪は、第１のアーム部１２と第２のアーム部１３で異なった大きさとなる。

図６（Ｂ）に示すように、時刻t2において指Ａが矢印Ｘ１方向に動作されることにより動作データＤＳはプラス側に変化している。一方、図６（Ｃ）に示すように、時刻t2において指Ａが矢印Ｘ２方向に動作されることにより動作データＤＳはマイナス側に変化している。よって、動作検出装置２０から出力される動作データＤＳから、指Ａの動作方向を測定することが可能となる。

図６（Ｄ）は、非動作時間の後、時間t2〜t3の間は指Ａを矢印Ｘ１方向に移動させ、その後時間t3〜t4の間は指Ａを逆方向である矢印Ｘ２方向に移動させた時の動作データＤＳの値を示している。同図に示すように動作データＤＳの値は、指Ａの動作方向を転換した時刻t3において、非動作時間における動作データＤＳの値を中心として反転した状態となる。よって、図６（Ｄ）に示される結果からも、動作検出装置２０から出力される動作データＤＳから、指Ａの動作方向を測定することが可能となることが判る。

図６（Ｅ）は、図６（Ｄ）に示される動作データＤＳの値を非動作時変形に対応する歪分だけ減算した値を表示したものである。このように図６（Ｄ）に示される動作データＤＳに対して補正処理を行うことにより、指Ａを矢印Ｘ１方向に移動した時の動作データＤＳの値と、指Ａを矢印Ｘ２方向に移動した時の動作データＤＳの値が原点を中心としてプラス方向とマイナス方向で反転する。よって、動作検出装置２０からの出力形態を図６（Ｅ）に示す形態とすることにより、指Ａの移動方向の認定を容易に行うことができる。

上記のように本実施形態に係る動作検出センサ１０及び動作検出装置２０によれば、動作データＤＳから指Ａの動作方向を調べることが可能となる。また、指Ａに発生している歪の大きさも、均一歪からの変化量として動作データＤＳから知ることができる。

従って、例えば化粧道具等を施術者が手にとって使用する際、本実施形態に係る動作検出センサ１０を装着することにより、施術時における施術者の指の動作（動作方向及び動作強さ）を検出することができる。よって、本実施形態に係る動作検出センサ１０を用いて施術を行った際の指Ａの動作を測定すると共に、当該施術時に指先に感じる感触を官能検査等で調べておくことにより、施術に使用した化粧道具等の使用感を定量的に検出することが可能となる。

また前記のように、本実施形態に係る動作検出センサ１０は、小型かつ軽量化であるため、指Ａの施術動作に動作検出センサ１０が邪魔になるようなことはなく、よって使用感の定量検出を精度よく行うことができる。

以上、本発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明は上記した特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能なものである。

例えば、上記した使用例では動作検出センサ１０を化粧料の施術時における動作検出に用いた例を示したが、動作検出センサ１０及び動作検出装置２０の適用はこれに限定されるものではなく、種々の技術分野において利用が可能なものである。

また、本実施形態ではベース部１１及びアーム部１２，１３をいずれも金属により構成した例を示したが、ベース部１１及びアーム部１２，１３は必ずしも金属に限定されるものではなく、樹脂等により構成することも可能である。

１０動作検出センサ
１１ベース部
１２第１のアーム部
１３第２のアーム部
１４第１の歪測定部
１４ａ〜１４ｄ第１〜第４の歪ゲージ
１５第２の歪測定部
１５ａ〜１５ｄ第１〜第４の歪ゲージ
１６加速度センサ
１７被覆部材
１８，１９開口部
２０動作検出装置
２５加算部
２６演算部
３０演算装置
４０校正プレート
４１検出台４１
４２ロードセル
５０出力装置

Claims

指に装着され、該指の動作を検出する動作検出センサであって、
装着状態で前記指の上部に位置する基部と、
前記基部の一側縁部から前記指の一側部に延出された第１のアームと、
前記基部の他側縁部から前記指の他側部に延出されると共に、前記第１のアームとの間で前記指を挟む第２のアームと、
前記指が動作した時に該指の変形に伴い前記第１のアームに発生する歪を測定する第１の歪測定手段と、
前記指が動作した時に該指の変形に伴い前記第２のアームに発生する歪を測定する第２の歪測定手段と、
を有することを特徴とする動作検出センサ。
前記第１の歪測定手段は、前記第１のアームの外側面に配設された第１の歪ゲージ及び第２の歪ゲージと、前記第１のアームの内側面に配設され、前記第１の歪ゲージ及び第２の歪ゲージと共に第１のホイートストンブリッジを構成する第３の歪ゲージ及び第４の歪ゲージとにより構成され、
前記第２の歪測定手段は、前記第２のアームの外側面に配設された第５の歪ゲージ及び第６の歪ゲージと、前記第２のアームの内側面に配設され、前記第５の歪ゲージ及び第６の歪ゲージと共に第２のホイートストンブリッジを構成する第７の歪ゲージ及び第８の歪ゲージとにより構成されることを特徴とする請求項１記載の動作検出センサ。
前記第１のアーム及び第２のアームは、中央位置に開口部が形成されてなることを特徴とする請求項１又は２記載の動作検出センサ。
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の動作検出センサと、
前記第１の歪測定手段が測定した第１の測定値と前記第２の歪測定手段が測定した第２の測定値に校正処理を行うと共に、校正された前記第１の測定値と校正された前記第２の測定値から指の動作を求める演算部と、
を有することを特徴とする動作検出装置。