JP3932989B2 - 演奏操作量検出装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、演奏者によって入力された演奏操作を検出する演奏操作量検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、例えば指揮棒のような形状を有する演奏操作子に、加速度センサなどの運動センサを設け、該運動センサの検出結果に応じて、楽音を出力したり、再生中の楽曲のテンポを変更したりする演奏装置が知られている。このような演奏装置によれば、ユーザ（演奏者）は、高度な演奏技術を有しなくとも、演奏操作子を手に持って振るだけで演奏することできる。
【０００３】
また、演奏操作を入力する別形態の演奏操作子として、ユーザの手に装着させ、ユーザの指と圧力センサとが密着するようになされたものが提案されている。この演奏操作子においては、演奏操作として、指の曲がり具合が検出されるようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらのような演奏操作子にあっては、以下のような問題点が生じる。まず、運動センサを備えた演奏操作子の場合、演奏操作子を振り動かすためには、演奏操作子の把持に加え、上腕や肩などの筋肉運動が必要とされる。このため、高齢者などの筋力の弱いユーザにとっては、演奏操作が肉体的負担となり、長時間の演奏が困難であった。
【０００５】
一方、指の曲がり具合を検出する演奏操作子の場合、圧力センサが、ユーザの肌に直接触れるため、ユーザに違和感などを与えしまう。また、指の曲がり具合を検出するには、複数方向から作用する力を検出するセンサが必要となるため、演奏操作子の生産費が上昇してしまう。くわえて、演奏操作の開始あるいは終了時に、演奏操作子を着脱しなければならなく、そのような作業が煩雑であった。さらに、演奏中に、演奏操作子の装着ズレなどが生じる可能性があった。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、安価で、誰にでも簡単に演奏操作を指示することができる演奏操作量検出装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明にかかる演奏操作量検出装置は、演奏者が演奏操作を指示するために把持される被把持部材と、前記被把持部材に対して把持された力のうち一の方向成分の押圧力に変換抽出する変換手段と、検出方向が前記一の方向となるように設けられて、前記変換手段による押圧力を検出して、演奏操作を示す信号として出力する検出手段とを具備することを特徴とする。
【０００８】
このような構成によれば、演奏者（ユーザ）は、被把持部材を把持し、被把持部材に対する握力を変化させることにより、演奏操作を指示することができる。これにより、演奏操作の指示するための動作に、上腕や肩などの運動が不要となり、演奏者の肉体的負担が低減されることとなる。
また、被把持部材に対して把持された力が、変換手段により、一の方向成分の押圧力に変換抽出されるため、一方向のみの押圧力を検出するセンサを、検出手段として用いることができる。これにより、検出手段として安価なセンサを用いることができ、結果として、演奏操作量検出装置の生産費用を抑えることが可能となる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態にかかる操作装置を含む演奏システムの構成を示す図である。この図において、操作装置１００は、略棒形状をしており、シャフト部１１０と、その両端に備えられた２つのグリップ部１２０ａ，１２０ｂとから構成される。グリップ部１２０ａ，１２０ｂは、ユーザ（演奏者）が片手で把持できるような形状をしており、演奏システムにおいて、演奏操作子として機能する。操作装置１００は、グリップ部１２０ａ，１２０ｂが把持されたときに、グリップ部１２０ａ，１２０ｂに作用する握力の大きさを検出するセンサを備えており、その検出結果を、演奏操作の程度を示す電波信号として送出する。
一方、音源再生装置２００は、スピーカなどを含み、操作装置１００から送出された電波信号を受信し、該信号に応じて、スピーカを介して放音する。
【００１０】
図２は、操作装置１００の分解斜視図である。この図に示されるように、操作装置１００は、左右対称に構成されている。そこで、以下の説明においては、特に必要のない限り、片方のグリップ部１２０ａのみに着目して説明することとする。グリップ部１２０ａは、発泡ウレタンなどのクッション性のある素材から構成されており、長手方向の一端には、シャフト部１１０の端部１１２を挿入可能な穴部１２２が形成されている。操作装置１００が組み立てられた状態においては、グリップ部１２０ａの穴部１２２にシャフト部１１０の端部１１２が挿入される。
【００１１】
シャフト部１１０の端部１１２には、その軸線に沿って、平板状の溝部１１５が形成されており、端部１１２は、図面上方に位置する弾性変形部１１３Ｔと、下方に位置する弾性変形部１１３Ｂとからなる二股構造をしている。シャフト部１１０は、木材などの高弾力性材から構成されており、弾性変形部１１３Ｔに図中Ｔ方向の力が作用すると、弾性変形部１１３ＴはＴ方向に変形し、弾性変形部１１３Ｂに図中Ｂ方向の力が作用すると、弾性変形部１１３ＢはＢ方向に変形する。すなわち、弾性変形部１１３Ｔ，１１３Ｂの各々は、ＴあるいはＢ方向の力が作用すると、互いに近づくように変形する。ここで、Ｔ方向およびＢ方向の各々は、溝部１１５の板面と略垂直であり、互いに逆向きの方向である。
【００１２】
図３は、グリップ部１２０ａおよびその周辺構成の断面図である。この図に示されるように、操作装置１００が組み立てられた状態においては、弾性変形部１１３Ｔ，１１３Ｂは、グリップ部１２０ａの穴部１２２に収容される。また、シャフト部１１０およびグリップ部１２０ａからなる操作装置１００は、その表面が密閉性を有する皮膜で覆われている。これらにより、シャフト部１１０に形成された溝部１１５は、密閉性を有している。
【００１３】
ユーザによってグリップ部１２０ａが把持されると、握力が、グリップ部１２０ａを介して弾性変形部１１３Ｔ，１１３Ｂに作用する。ここで、図４は、図３における操作装置１００のＡ−Ａ´断面を示す図である。この図に示されるように、グリップ部１２０ａがユーザによって握られると、互いに向きが異なる複数の力Ｆ（図中矢印）が、グリップ部１２０ａに作用する。これらの力Ｆは、グリップ部１２０ａを介して、弾性変形部１１３Ｔ，１１３Ｂの各々に伝達する。そして、弾性変形部１１３Ｔは、各方向に作用する力Ｆに含まれるＴ方向の成分Ｆｔのみに応じて、Ｔ方向に変形する。一方、弾性変形部１１３Ｂは、各方向に作用する力に含まれるＢ方向の成分Ｆｂのみに応じて、Ｂ方向に変形する。言い換えれば、弾性変形部１１３Ｔは、グリップ部１２０ａに作用する複数の力Ｆから、Ｔ方向の成分Ｆｔを抽出して、それに応じて変形し、弾性変形部１１３Ｂは、グリップ部１２０ａに作用する力Ｆから、Ｂ方向の成分Ｆｂを抽出して、それに応じて変形する。これらの構成により、ユーザによってグリップ部１２０ａが把持されると、弾性変形部１１３Ｔ，１１３Ｂにより、把持された力は一方向の成分の押圧力に変換され抽出されることになる。
【００１４】
再び図３において、溝部１１５には、握力を検出するためのセンサ機構１３０が収容されている。さらに詳述すると、図３における拡大図に示されるように、弾性変形部１１３Ｂの上面には、一方向から作用する押圧力を検出するための圧力センサ１３２が設けられている。圧力センサ１３２としては、圧力を検出する圧電素子や、圧力に応じたひずみを検出するひずみゲージなど様々なセンサを用いることができる。以降においては、説明の便宜上、圧力センサ１３２として、圧電素子を適用した例について説明する。圧力センサ１３２は、検出方向がＴ方向となるように設けられており、Ｔ方向の圧力が作用すると、圧力に応じた電圧を生成する。圧力センサ１３２の上方には、圧力センサ１３２を保護するためのセンサカバー１３４が備えられている。また、弾性変形部１１３Ｔの下面には、圧力センサ１３２と対向する位置に、ゴムなどの中弾力性材から構成される加圧部材１３６が設けられている。このような構成の下、センサ機構１３０においては、握力によって、弾性変形部１１３Ｔ，１１３Ｂが互いに近づくように変形すると、加圧部材１３６が、センサカバー１３４を介して圧力センサ１３２を押圧する。これにより、圧力センサ１３２は、圧力に応じた電圧、すなわち、グリップ部１２０ａに作用する握力に応じた電圧を生成する。
【００１５】
図５は、圧力センサ１３２の特性を示す図である。この図において、横軸は、圧力センサ１３２に作用する圧力を示しており、縦軸は、圧力センサ１３２において生成される電圧を示している。圧力センサ１３２は、図に示されるように、圧力センサ１３２に作用する圧力が大きくなるにつれて、検出値がアナログ的に大きくなるセンサである。図において、例えば、横軸のある２ポイントの圧力「Ｐ１」、「Ｐ２」（Ｐ１＜Ｐ２）を、検出ポイントとする。圧力センサ１３２は、加圧部材１３６から加わる圧力が、「Ｐ１」の場合、検出される電圧は「Ｖ１」であり、加圧部材１３６から加わる圧力が、「Ｐ２」の場合は、検出される電圧は、「Ｖ２（＞Ｖ１）」である。なお、後述するように、圧力センサ１３２には、グリップ部１２０ａが軽く握られていれば、「Ｐ１」の圧力が作用し、強く握られていれば、「Ｐ２」の圧力が作用する。
【００１６】
説明を再び図３に戻す。圧力センサ１３２は、無線送信部１６０に接続されており、握力に応じた電圧を無線送信部１６０に印加する。無線送信部１６０は、圧力センサ１３２から、電圧が印加されると、その検出された電圧値Ｖを送出する。なお、無線送信部１６０は、検出された電圧値Ｖのほかに、いずれのグリップ部１２０ａ，１２０ｂに対応する電圧値Ｖかを示す情報を送出する。
【００１７】
さて、溝部１１５の一部には、発泡性ウレタンなどのクッション材からなる弾性部材１５０が装填されている。この弾性部材１５０は、握力が解除されると、弾性変形部１１３Ｔ，１１３Ｂの各々に、復元力を与えるものである。さらに詳述すると、グリップ部１２０ａに握力が作用し、弾性変形部１１３Ｔ，１１３Ｂが互いに近づくように変形すると、弾性部材１５０は、図中垂直方向に圧縮変形し、弾性エネルギーを蓄える。一方、握力が解除されると、弾性部材１５０は、弾性変形部１１３Ｔ，１１３Ｂの各々を元の姿勢に戻すべく、弾性エネルギーを放出し、弾性変形部１１３ＴにＢ方向の力を加え、弾性変形部１１３ＢにＴ方向の力を加える。なお、握力が解除されたときに、弾性変形部１１３Ｔ，１１３Ｂの各々が、必要十分な復元性能を有するものであれば、弾性部材１５０を省略することが可能である。
以上の構成の他にも、操作装置１００には、無線送信部１６０に電源電圧を供給する電源部や、ユーザが、演奏操作信号の送出開始を指示するためのスイッチなどが備えられているが、本件発明とは直接関係しないためそれらの説明は省略することとする。
【００１８】
図６は、音源再生装置２００の電気的構成を示す図である。この図において、制御部２１０は、バスＢを介して、構成各部を制御する。記憶部２４０は、音源データを記憶する。音源データは、ＭＩＤＩ（Musical Instruments Digital Interface）音源などの楽音を発生するためのデータであり、音源データによって「トライアングル音」や、「ホイッスル音」、「シンバル音」などの楽音を出力することができる。
【００１９】
無線受信部２２０は、操作装置１００から送出された電圧値Ｖを受信し、該電圧値Ｖを制御部２１０に供給する。制御部２１０は、電圧値Ｖを受け取ると、図１５に示すように、電圧値Ｖに対応する音量の楽音信号を再生するように制御する。例えば、受信した電圧値Ｖが「Ｖ１」で、グリップ部１２０ａが握られている状況を示す電圧値Ｖであれば、例えば「トライアングル音」をグリップ部１２０ａに加わった圧力に対応する音量レベルＶＯＬ１で出力し、一方、グリップ部１２０ｂが握られている状況を示す電圧値Ｖであれば、例えば「ホイッスル音」をグリップ部１２０ｂに加わった圧力に対応する音量レベルＶＯＬ１で出力する。また、制御部２１０は、受信した電圧値Ｖが「Ｖ２」で、グリップ部１２０ａが握られている状況を示す電圧値Ｖであれば、「トライアングル音」をグリップ部１２０ａに加わった圧力に対応する音量レベルＶＯＬ２で出力し、一方、グリップ部１２０ｂが握られている状況を示す電圧値Ｖであれば、「ホイッスル音」をグリップ部１２０ｂに加わった圧力に対応する音量レベルＶＯＬ２で出力する。
【００２０】
次に、演奏システムの動作を説明する。この動作は、操作装置１００において、グリップ部１２０ａに作用する握力を検出し、検出結果に応じた音量レベルの楽音を、音源再生装置２００から出力する動作である。なお、グリップ部１２０ｂの動作については、出力される楽音の種類が異なる点を除けば、グリップ部１２０ａの動作と同じであるため、その説明については省略することとする。
【００２１】
まず、グリップ部１２０ａがほとんど握られていなければ、図３に示されるように、加圧部材１３６とセンサカバー１３４とは互いに離れた位置にあり、圧力センサ１３２に圧力は加わらない。このため、圧力センサ１３２から無線送信部１６０に電圧が印加されず、無線送信部１６０は、電圧値Ｖを送出しない。このとき、音源再生装置２００においては、何も処理が実行されない。
【００２２】
次に、図７に示されるように、グリップ部１２０ａが軽く握られると、弾性変形部１１３Ｔ，１１３Ｂは、互いに近づくように変形し、加圧部材１３６は、おおよそ「Ｐ１」の押圧力で、センサカバー１３４を介して、圧力センサ１３２を押圧する。これにより、圧力センサ１３２は、無線送信部１６０に電圧値「Ｖ１」を印加し、無線送信部１６０から電圧値「Ｖ１」が送出される。
一方、音源再生装置２００においては、無線受信部２２０が、電圧値「Ｖ１」を受信し、該電圧値を制御部２１０に供給する。制御部２１０は、電圧値「Ｖ１」を受け取ると、記憶部２４０に記憶される音源データを用いて、「トライアングル音」を、「ＶＯＬ１」の音量レベルで放音部２５０から出力する。
【００２３】
そして、図８に示されるように、グリップ部１２０ａが強く握られると、弾性変形部１１３Ｔ，１１３Ｂの各々は、軽く握られた場合よりも、さらに近づくように変形する。これにより、加圧部材１３６は、おおよそ「Ｐ２」の押圧力で、センサカバー１３４を介して、圧力センサ１３２を押圧する。これにより、圧力センサ１３２は、無線送信部１６０に電圧値「Ｖ２」を印加し、無線送信部１６０から電圧値「Ｖ２」が送出される。
一方、音源再生装置２００においては、無線受信部２２０が、電圧値「Ｖ２」を受信し、該電圧値を制御部２１０に供給する。制御部２１０は、電圧値「Ｖ２」を受け取ると、記憶部２４０に記憶される音源データを用いて、「トライアングル音」を、「ＶＯＬ２」の音量レベルで放音部２５０から出力する。
【００２４】
このように、演奏システムに含まれる操作装置１００によれば、ユーザは、グリップ部１２０ａ，１２０ｂを握る力を変化させるのみで演奏操作を入力することができる。これにより、従来の加速度センサなどを備えた演奏操作子と比較して、誰もが簡単に演奏操作することができる操作装置１００が提供される。
【００２５】
さらに詳述すると、従来の加速度センサなどを備えた演奏操作子にあっては、演奏操作を入力するために、演奏操作子を振り動かさなければならなかった。このため、高齢者や、幼児などの上腕や肩などの筋力の弱いユーザにとっては、演奏操作が負担となり、長時間の演奏は困難であった。これに対し、操作装置１００によれば、演奏操作を握力変化により入力することができる。一般に、幼児の握力にかかる筋肉は、他の筋肉と比較して発達しているといわれている。また、高齢者においても、握力は、他の身体機能と比較して、加齢に伴う衰えが緩やかであるといわれている。くわえて、握力にかかる筋疲労は、力の大きさが過剰でなければ小さいものとなる。以上から、操作装置１００による演奏操作は、幼児から高齢者までの幅広い年齢層のユーザに対して、肉体的負担が小さなものとなり、結果として、これらのユーザは、長時間にわたり演奏することが可能となる。このような利点を有するため、演奏システムの適用例としては、以下のようなものが考えられる。
【００２６】
例えば、握力のみによって演奏操作をすることができるため、図９（ａ）に示されるように、座ったままの高齢者であっても、演奏が可能となる。この際、演奏操作が、反射神経などの脳のトレーニングとなるため、演奏システムを、加齢に伴う知的衰退の予防に役立てることが可能となる。
また、身体障害者であっても、握力のための筋肉さえ機能すれば、演奏を行うことができる。このため、演奏システムを音楽療法などに用いることも可能である。さらに、演奏システムを手や指のリハビリに用いても良い。これにより、リハビリ効果が期待できるのみならず、患者は、演奏を楽しみながら、リハビリに励むことができるので、リハビリにかかる精神的負担が低減されることとなる。
【００２７】
くわえて、操作装置１００は、演奏操作子として２つのグリップ部１２０ａ，１２０ｂを有しているため、図９（ｂ）に示されるように、ユーザは、両手で演奏操作を入力することができる。この際、ユーザは、各々のグリップ部１２０ａ，１２０ｂに対して別個独立して演奏操作を入力することができる。これにより、右手で「トライアングル音」の出力を操作する一方、左手で「ホイッスル音」の出力を操作するなどといった異なる演奏操作を並列して入力することも可能となる。
【００２８】
また、グリップ部１２０ａ，１２０ｂが２つ設けられているため、図９（ｃ）に示されるように、２人のユーザの各々が、いずれか片方のグリップ部１２０ａ，１２０ｂを介して演奏操作を入力することにより、ひとつの操作装置１００を２人で共用することができる。これにより、各ユーザは、参加意識をもちながら、アンサンブル演奏などを行うことができ、ユーザ間に親密感や一体感が生まれ、演奏システムをコミュニケーション手段として活用することができる。
【００２９】
さらに、操作装置１００においては、センサ機構１３０が収容される溝部１１５が密閉構造をしているため、図９（ｄ）に示されるように、操作装置１００を、プールなどの水中で使用することも可能である。これにより、ユーザは、伴奏音楽を演奏しながらのシンクロナイズドスイミングや、水中エクササイズなどを行うことができる。
また、水中に拘わらず、伴奏音楽を演奏しながらエクササイズする場合、ユーザは、各自の疲労度合などに応じて演奏することができる。これにより、自分のペースで演奏し、それに合わせて楽しみながら、無理なくエクササイズすることが可能となる。くわえて、操作装置１００によれば、握力のみによって演奏することができるため、演奏にかかる動作によって、エクササイズで使用する腕などの動きを制限することもない。
【００３０】
しかも、操作装置１００によれば、弾性変形部１１３Ｔ，１１３Ｂの形状や材質などを適宜調整することにより、圧力センサ１３２に過剰な負荷がかからないようにすることが可能である。これにより、センサ機構１３０が長寿命なものとなり、結果として、操作装置１００の耐久性が向上することとなる。
【００３１】
また、操作装置１００によれば、演奏操作を開始あるいは終了するにあたり、ユーザは、単にグリップ部１２０ａを掴むあるいは手放すだけで良い。これにより、従来における指の曲がり具合を検出する演奏操作子と比較して、演奏操作の開始あるいは終了時における演奏操作子の着脱などの煩雑な作業が不要となる。また、操作装置１００は、握るだけなので、指の曲がり具合を検出する演奏操作子と比較して、手になじみやすく、装着ズレなどが生じることもない。しかも、操作装置１００によれば、圧力センサ１３２が直接肌に触れることがないため、ユーザに、違和感や圧迫感などを与えることがない。従って、幼児から高齢者までの幅広い世代のユーザに対して、抵抗感などを感じさせる恐れもない。
【００３２】
そして、操作装置１００には、握力が解除されたときに、弾性変形部１１３Ｔ，１１３Ｂの各々に、復元力を加える弾性部材１５０が設置されている。これにより、グリップ部１２０ａの形状復元のレスポンスが良好なものとなり、短時間における連続した握力変化を、精度良く検出することが可能となる。
【００３３】
ところで、複数方向から作用する圧力を検出可能なセンサとして、感圧導電ゴムが知られている。このため、握力変化を検出する演奏操作子として、感圧導電ゴムを適用した構成が考えられる。しかしながら、感圧導電ゴムは、圧力センサとしては比較的高価なセンサであり、また、握力を検出しようとすると、感圧導電ゴムの使用量が多くなってしまう。従って、感圧導電ゴムを用いた場合、演奏操作子の生産費が、高額化してしまう。
【００３４】
これに対し、操作装置１００によれば、グリップ部１２０ａ，１２０ｂに作用する複数方向の握力のうち、Ｔ方向およびＢ方向の力のみを抽出し、抽出された力を、圧力センサ１３２に加える構成を採っている。これにより、複数方向に力が作用する握力を検出するセンサとして、単一方向の力を検出する圧力センサ１３２を用いることができる。特に、安価な圧電素子を用いた場合、感圧導電ゴムと比較して、生産費用が低減されることとなる。
【００３５】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態にかかる操作装置を含む演奏システムについて説明する。
上述した第１実施形態においては、グリップ部１２０ａ，１２０ｂに作用する互いに向きが異なる複数の力うち、センサ機構１３０によって検出可能な方向の力の成分を抽出し、抽出された力を圧力センサ１３２に加える操作装置１００について説明した。これに対し、第２実施形態における操作装置は、グリップ部１２０ａに作用する各力の方向を、圧力センサ１３２によって検出可能な方向に変換し、変換された力を圧力センサに加える構成を特徴としている。
なお、第２実施形態における演奏システムも、第１実施形態における演奏システムと同様に、操作装置および音源再生装置２００から構成されるが、音源再生装置２００の構成は、第１実施形態と同様のため、その説明については省略することとする。また、操作装置の構成のうち、第１実施形態と同様の構成については、同一の符号が付されている。
【００３６】
図１０は、第２実施形態にかかる操作装置のグリップ部およびその周辺構成を示す図である。この図において、グリップ部３２０は、曲げ変形が可能な材質で構成されており、密閉性を有する袋体となるようにシャフト部３１０の一端に取り付けられている。なお、グリップ部３２０の材料としては、引っ張り応力が作用しても、伸張しにくいものが好ましい。このグリップ部３２０の内部には、液体や、気体、または、粘度が水などより高く、例えばジェル状の半固体状態の流体Ｆａが封入される。
【００３７】
シャフト部３１０の端部には、中空部３１１が形成されている。中空部３１１を形成するシャフト部３１０の面３１２には、圧電素子などの圧力センサ１３２が取り付けられている。この圧力センサ１３２は、第１実施形態と同様の検出特性（図５参照）を有しており、Ｒ方向に作用する力を検出可能となるように設置されている。圧力センサ１３２の図中左側には、圧力センサ１３２を保護するためのセンサカバー１３４が設けられている。また、中空部３１１は、密閉されており、導電率が低い空気などの流体Ｆｂが封入されている。
【００３８】
シャフト部３１０には、中空部３１１からグリップ部３２０の内部空間に延在するように、ピストン機構３５０が取り付けられている。ピストン機構３５０には、管状のシリンダ３５２が含まれている。シリンダ３５２の内部は、弾性体からなるピストン３５４によって、２つの空間に分断されている。すなわち、グリップ部３２０の内部空間と連通し、流体Ｆａが封入されている空間と、中空部３１１と連通し、流体Ｆｂが封入されている空間とに分断されている。ピストン３５４は、図中Ｒ方向およびＬ方向に作用する外力に応じて、シリンダ３５２内面を摺動する。ここで、Ｒ方向とＬ方向との各々は、シャフト部１１０の軸線と略平行であり、互いに逆向きの方向である。
【００３９】
また、シリンダ３５２内面の左端には、ピストン３５４の移動を係止する係止部材３５５が設けられている。ピストン３５４の右側には、ピストン３５４に当接するように、バネなどの弾性部材３５８が配置されており、シリンダ３５２内面の右端には、弾性部材３５８の右端を係止する係止部材３５１が設けられている。これらにより、ピストン３５４は、弾性部材３５８が弾性変形した状況においては、弾性部材３５８の反発力によって、Ｌ方向に付勢される。
以上の構成により、ピストン３５４においては、弾性部材３５８の反発力と流体Ｆｂの圧力との合力がＬ方向に作用し、流体Ｆａの圧力がＲ方向に作用する。ピストン３５４は、これらの力がつり合うようにＬ方向あるいはＲ方向に移動する。
【００４０】
さて、ピストン３５４の右側には、ピストン棒３５６の一端が固定されている。この際、ピストン棒３５６は、その軸線がＲ方向（Ｌ方向）と平行となるように固定される。また、ピストン棒３５６の他端には、ゴムなどの中弾力性材からなる加圧部材３５７が設けられている。加圧部材３５７は、流体Ｆａの圧力によりピストン３５４がＲ方向に移動した際に、センサカバー１３４を介して、圧力センサ１３２を押圧する。
【００４１】
このような構成の下、操作装置３００においては、グリップ部３２０の状態が、ほとんど握られていない状態、軽く握られている状態、および、強く握られている状態のいずれであるかを、以下のようにして検出し、該検出結果を演奏操作信号として送出する。
まず、グリップ部３２０がほとんど握られていない状態においては、図１０に示されるように、ピストン３５４は、加圧部材３５７とセンサカバー１３４とが互いに隔離するような位置にて静止する。このとき、圧力センサ１３２には、圧力が加わらないため、無線送信部１６０からは、演奏操作信号が送出されない。
【００４２】
図１１は、グリップ部３２０が軽く握られた状態を示す図である。また、図１２は、軽く握られた状態のグリップ部３２０のＢ―Ｂ´断面を示す図である。図１２に示されるように、グリップ部３２０が軽く握られると、グリップ部３２０には、互いに向きが異なる複数の力Ｆが作用する。力Ｆが作用すると、グリップ部３２０が圧縮され、グリップ部３２０の断面積は、図中二点鎖線で示される握力が作用していないときの断面積よりも小さくなる。これにより、グリップ部３２０の内部空間の体積が減少し、流体Ｆａの圧力は上昇する。
【００４３】
図１１において、流体Ｆａの圧力が上昇すれば、ピストン３５４は、Ｒ方向に作用する力が増大するため、Ｒ方向に移動する。そして、ピストン棒３５６の先端に取り付けられた加圧部材３５７がＲ方向に移動し、加圧部材３５７は、おおよそ「Ｐ１」の押圧力で、センサカバー１３４を介して圧力センサ１３２を押圧する。これにより、圧力センサ１３２は、無線送信部１６０に電圧値「Ｖ１」を印加し、無線送信部１６０から、グリップ部３２０が軽く握られたことを示す電圧値「Ｖ１」を送出する。
【００４４】
また、図１３に示されるように、グリップ部３２０が強く握られると、グリップ部３２０は、内部空間の体積が、軽く握られたときの体積よりも、さらに減少するように変形する。これにより、流体Ｆａの圧力が上昇し、ピストン３５４は、軽く握られたときよりもさらに、Ｒ方向に移動する。そして、加圧部材３５７は、おおよそ「Ｐ２」の押圧力で、センサカバー１３４を介して圧力センサ１３２を押圧する。これにより、圧力センサ１３２は、無線送信部１６０に電圧値「Ｖ２」を印加し、無線送信部１６０から、グリップ部３２０が強く握られたことを示す電圧値「Ｖ２」を送出する。
操作装置３００から送出された電圧値Ｖは、第１実施形態における演奏システムと同様に、音源再生装置２００において受信され、電圧値Ｖに応じた音量レベルの楽音が出力される。
【００４５】
このように、操作装置３００においては、グリップ部３２０に作用する握力による複数の力Ｆを、流体Ｆａおよびピストン機構３５０を介して、Ｒ方向の力に変換し、変換した力によって、圧力センサ１３２を押圧する。このような構成を採用することにより、各方向に作用する握力を検出するにあたり、一方向の力を検出する圧力センサ１３２を用いることができる。特に、圧力センサ１３２として安価な圧電素子を用いれば、操作装置３００の生産費用を低減することが可能となる。
【００４６】
また、操作装置３００によれば、複数方向からグリップ部３２０に作用する各握力の向きを、検出方向であるＲ方向に変換する。このため、握力の検出ロスを少なくすることができ、結果として、検出精度が向上することとなる。
【００４７】
さらに、ピストン機構３５０には、握力が作用するときには弾性エネルギーを蓄え、握力が解除されたときにはそのエネルギーを解放し、ピストン３５４をＬ方向に移動させる弾性部材３５８が設けられている。このため、握力が解除されると、グリップ部３２０は、素早く元の形状に戻ることができる。これにより、グリップ部３２０の握力に応じた形状復元のレスポンスが良好なものとなり、短時間の連続した握力の変化を精度良く検出することが可能となる。
【００４８】
＜変形例＞
本発明は、上述した第１、第２実施形態に限られず、種々の応用・改良・変形等を加えることが可能である。
例えば、上述した各実施形態においては、操作装置１００、３００に、２つのグリップ部１２０ａ，１２０ｂ，３２０を設ける構成としたが、グリップ部の数は、２つに限られるものではなく、ひとつであっても良いし、３つ以上であっても良い。例えば、図１４に示すように、４つに枝分かれするシャフト部４１０の端部の各々に、演奏操作子であるグリップ部４２０を設ける構成としても良い。このような構成にすると、各グリップ部４２０に互いに異なった演奏操作を対応付けることにより、演奏操作の内容が多彩なものとなる。また、４人のユーザが、ひとつの操作装置４００を共用して演奏することが可能となる。
【００４９】
上述した各実施形態およびその変形例においては、演奏操作として、楽音の音量レベルを指示する例を示したが、操作装置１００，３００，４００により指示できる演奏操作はこれに限られない。例えば、ＭＩＤＩ音源などを用いた楽曲演奏や、楽曲がサンプリングされたオーディオデータの再生などに関する操作を指示する構成としても良い。すなわち、楽曲の演奏（再生）の開始や、テンポ、音量、音程、効果音の付加（例えば残響音付加）などを、グリップ部１２０ａ，１２０ｂ，３００，４００に作用する握力に応じて、指示する構成としても良い。これにより、ユーザは、右手で楽曲の再生テンポを操作する一方、左手で打楽器の発音を操作するなどといった、より多彩な演奏操作を指示することが可能となる。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、安価で、誰にでも簡単に演奏操作を指示することができる演奏操作量検出装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施形態にかかる演奏システムの構成を示す図である。
【図２】 同演奏システムに含まれる操作装置の分解斜視図である。
【図３】 同操作装置のグリップ部およびその周辺構成の断面図である。
【図４】 同操作装置の断面を示す図である。
【図５】 同操作装置に備えられる圧力センサの特性を示す図である。
【図６】 同演奏システムに含まれる音源再生装置の電気的構成を示す図である。
【図７】 同グリップ部が軽く握られた様子を示す図である。
【図８】 同グリップ部が強く握られた様子を示す図である。
【図９】 同演奏システムの使用例を示す図である。
【図１０】 本発明の第２実施形態にかかる演奏システムに含まれる操作装置の部分断面図である。
【図１１】 同操作装置に含まれるグリップ部が軽く握られた様子を示す図である。
【図１２】 軽く握られた同グリップ部の断面図である。
【図１３】 同グリップ部が強く握られた様子を示す図である。
【図１４】 第１、第２実施形態における操作装置の変形例を示す図である。
【図１５】 第１、第２実施形態における音源再生装置の制御内容を説明するための図である。
【符号の説明】
１００，３００，４００…操作装置、１１０，３１０，４１０…シャフト部、１１２…端部、１１３Ｔ，１１３Ｂ…弾性変形部、１１５…溝部、１２０ａ，１２０ｂ，３２０，４２０…グリップ部、１２２…穴部、１３０…センサ機構、１３２…圧力センサ、１３４…センサカバー、１３６，３５７…加圧部材、１５０…弾性部材、１６０…無線送信部、２００…音源再生装置、２１０…制御部、２２０…無線受信部、２４０…記憶部、２５０…放音部、３１２…中空部、３５０…ピストン機構、３５２…シリンダ、３５４…ピストン、３５５…係合部、３５６…ピストン棒、Ｆａ，Ｆｂ…流体。
【発明の属する技術分野】
この発明は、演奏者によって入力された演奏操作を検出する演奏操作量検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、例えば指揮棒のような形状を有する演奏操作子に、加速度センサなどの運動センサを設け、該運動センサの検出結果に応じて、楽音を出力したり、再生中の楽曲のテンポを変更したりする演奏装置が知られている。このような演奏装置によれば、ユーザ（演奏者）は、高度な演奏技術を有しなくとも、演奏操作子を手に持って振るだけで演奏することできる。
【０００３】
また、演奏操作を入力する別形態の演奏操作子として、ユーザの手に装着させ、ユーザの指と圧力センサとが密着するようになされたものが提案されている。この演奏操作子においては、演奏操作として、指の曲がり具合が検出されるようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらのような演奏操作子にあっては、以下のような問題点が生じる。まず、運動センサを備えた演奏操作子の場合、演奏操作子を振り動かすためには、演奏操作子の把持に加え、上腕や肩などの筋肉運動が必要とされる。このため、高齢者などの筋力の弱いユーザにとっては、演奏操作が肉体的負担となり、長時間の演奏が困難であった。
【０００５】
一方、指の曲がり具合を検出する演奏操作子の場合、圧力センサが、ユーザの肌に直接触れるため、ユーザに違和感などを与えしまう。また、指の曲がり具合を検出するには、複数方向から作用する力を検出するセンサが必要となるため、演奏操作子の生産費が上昇してしまう。くわえて、演奏操作の開始あるいは終了時に、演奏操作子を着脱しなければならなく、そのような作業が煩雑であった。さらに、演奏中に、演奏操作子の装着ズレなどが生じる可能性があった。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、安価で、誰にでも簡単に演奏操作を指示することができる演奏操作量検出装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明にかかる演奏操作量検出装置は、演奏者が演奏操作を指示するために把持される被把持部材と、前記被把持部材に対して把持された力のうち一の方向成分の押圧力に変換抽出する変換手段と、検出方向が前記一の方向となるように設けられて、前記変換手段による押圧力を検出して、演奏操作を示す信号として出力する検出手段とを具備することを特徴とする。
【０００８】
このような構成によれば、演奏者（ユーザ）は、被把持部材を把持し、被把持部材に対する握力を変化させることにより、演奏操作を指示することができる。これにより、演奏操作の指示するための動作に、上腕や肩などの運動が不要となり、演奏者の肉体的負担が低減されることとなる。
また、被把持部材に対して把持された力が、変換手段により、一の方向成分の押圧力に変換抽出されるため、一方向のみの押圧力を検出するセンサを、検出手段として用いることができる。これにより、検出手段として安価なセンサを用いることができ、結果として、演奏操作量検出装置の生産費用を抑えることが可能となる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態にかかる操作装置を含む演奏システムの構成を示す図である。この図において、操作装置１００は、略棒形状をしており、シャフト部１１０と、その両端に備えられた２つのグリップ部１２０ａ，１２０ｂとから構成される。グリップ部１２０ａ，１２０ｂは、ユーザ（演奏者）が片手で把持できるような形状をしており、演奏システムにおいて、演奏操作子として機能する。操作装置１００は、グリップ部１２０ａ，１２０ｂが把持されたときに、グリップ部１２０ａ，１２０ｂに作用する握力の大きさを検出するセンサを備えており、その検出結果を、演奏操作の程度を示す電波信号として送出する。
一方、音源再生装置２００は、スピーカなどを含み、操作装置１００から送出された電波信号を受信し、該信号に応じて、スピーカを介して放音する。
【００１０】
図２は、操作装置１００の分解斜視図である。この図に示されるように、操作装置１００は、左右対称に構成されている。そこで、以下の説明においては、特に必要のない限り、片方のグリップ部１２０ａのみに着目して説明することとする。グリップ部１２０ａは、発泡ウレタンなどのクッション性のある素材から構成されており、長手方向の一端には、シャフト部１１０の端部１１２を挿入可能な穴部１２２が形成されている。操作装置１００が組み立てられた状態においては、グリップ部１２０ａの穴部１２２にシャフト部１１０の端部１１２が挿入される。
【００１１】
シャフト部１１０の端部１１２には、その軸線に沿って、平板状の溝部１１５が形成されており、端部１１２は、図面上方に位置する弾性変形部１１３Ｔと、下方に位置する弾性変形部１１３Ｂとからなる二股構造をしている。シャフト部１１０は、木材などの高弾力性材から構成されており、弾性変形部１１３Ｔに図中Ｔ方向の力が作用すると、弾性変形部１１３ＴはＴ方向に変形し、弾性変形部１１３Ｂに図中Ｂ方向の力が作用すると、弾性変形部１１３ＢはＢ方向に変形する。すなわち、弾性変形部１１３Ｔ，１１３Ｂの各々は、ＴあるいはＢ方向の力が作用すると、互いに近づくように変形する。ここで、Ｔ方向およびＢ方向の各々は、溝部１１５の板面と略垂直であり、互いに逆向きの方向である。
【００１２】
図３は、グリップ部１２０ａおよびその周辺構成の断面図である。この図に示されるように、操作装置１００が組み立てられた状態においては、弾性変形部１１３Ｔ，１１３Ｂは、グリップ部１２０ａの穴部１２２に収容される。また、シャフト部１１０およびグリップ部１２０ａからなる操作装置１００は、その表面が密閉性を有する皮膜で覆われている。これらにより、シャフト部１１０に形成された溝部１１５は、密閉性を有している。
【００１３】
ユーザによってグリップ部１２０ａが把持されると、握力が、グリップ部１２０ａを介して弾性変形部１１３Ｔ，１１３Ｂに作用する。ここで、図４は、図３における操作装置１００のＡ−Ａ´断面を示す図である。この図に示されるように、グリップ部１２０ａがユーザによって握られると、互いに向きが異なる複数の力Ｆ（図中矢印）が、グリップ部１２０ａに作用する。これらの力Ｆは、グリップ部１２０ａを介して、弾性変形部１１３Ｔ，１１３Ｂの各々に伝達する。そして、弾性変形部１１３Ｔは、各方向に作用する力Ｆに含まれるＴ方向の成分Ｆｔのみに応じて、Ｔ方向に変形する。一方、弾性変形部１１３Ｂは、各方向に作用する力に含まれるＢ方向の成分Ｆｂのみに応じて、Ｂ方向に変形する。言い換えれば、弾性変形部１１３Ｔは、グリップ部１２０ａに作用する複数の力Ｆから、Ｔ方向の成分Ｆｔを抽出して、それに応じて変形し、弾性変形部１１３Ｂは、グリップ部１２０ａに作用する力Ｆから、Ｂ方向の成分Ｆｂを抽出して、それに応じて変形する。これらの構成により、ユーザによってグリップ部１２０ａが把持されると、弾性変形部１１３Ｔ，１１３Ｂにより、把持された力は一方向の成分の押圧力に変換され抽出されることになる。
【００１４】
再び図３において、溝部１１５には、握力を検出するためのセンサ機構１３０が収容されている。さらに詳述すると、図３における拡大図に示されるように、弾性変形部１１３Ｂの上面には、一方向から作用する押圧力を検出するための圧力センサ１３２が設けられている。圧力センサ１３２としては、圧力を検出する圧電素子や、圧力に応じたひずみを検出するひずみゲージなど様々なセンサを用いることができる。以降においては、説明の便宜上、圧力センサ１３２として、圧電素子を適用した例について説明する。圧力センサ１３２は、検出方向がＴ方向となるように設けられており、Ｔ方向の圧力が作用すると、圧力に応じた電圧を生成する。圧力センサ１３２の上方には、圧力センサ１３２を保護するためのセンサカバー１３４が備えられている。また、弾性変形部１１３Ｔの下面には、圧力センサ１３２と対向する位置に、ゴムなどの中弾力性材から構成される加圧部材１３６が設けられている。このような構成の下、センサ機構１３０においては、握力によって、弾性変形部１１３Ｔ，１１３Ｂが互いに近づくように変形すると、加圧部材１３６が、センサカバー１３４を介して圧力センサ１３２を押圧する。これにより、圧力センサ１３２は、圧力に応じた電圧、すなわち、グリップ部１２０ａに作用する握力に応じた電圧を生成する。
【００１５】
図５は、圧力センサ１３２の特性を示す図である。この図において、横軸は、圧力センサ１３２に作用する圧力を示しており、縦軸は、圧力センサ１３２において生成される電圧を示している。圧力センサ１３２は、図に示されるように、圧力センサ１３２に作用する圧力が大きくなるにつれて、検出値がアナログ的に大きくなるセンサである。図において、例えば、横軸のある２ポイントの圧力「Ｐ１」、「Ｐ２」（Ｐ１＜Ｐ２）を、検出ポイントとする。圧力センサ１３２は、加圧部材１３６から加わる圧力が、「Ｐ１」の場合、検出される電圧は「Ｖ１」であり、加圧部材１３６から加わる圧力が、「Ｐ２」の場合は、検出される電圧は、「Ｖ２（＞Ｖ１）」である。なお、後述するように、圧力センサ１３２には、グリップ部１２０ａが軽く握られていれば、「Ｐ１」の圧力が作用し、強く握られていれば、「Ｐ２」の圧力が作用する。
【００１６】
説明を再び図３に戻す。圧力センサ１３２は、無線送信部１６０に接続されており、握力に応じた電圧を無線送信部１６０に印加する。無線送信部１６０は、圧力センサ１３２から、電圧が印加されると、その検出された電圧値Ｖを送出する。なお、無線送信部１６０は、検出された電圧値Ｖのほかに、いずれのグリップ部１２０ａ，１２０ｂに対応する電圧値Ｖかを示す情報を送出する。
【００１７】
さて、溝部１１５の一部には、発泡性ウレタンなどのクッション材からなる弾性部材１５０が装填されている。この弾性部材１５０は、握力が解除されると、弾性変形部１１３Ｔ，１１３Ｂの各々に、復元力を与えるものである。さらに詳述すると、グリップ部１２０ａに握力が作用し、弾性変形部１１３Ｔ，１１３Ｂが互いに近づくように変形すると、弾性部材１５０は、図中垂直方向に圧縮変形し、弾性エネルギーを蓄える。一方、握力が解除されると、弾性部材１５０は、弾性変形部１１３Ｔ，１１３Ｂの各々を元の姿勢に戻すべく、弾性エネルギーを放出し、弾性変形部１１３ＴにＢ方向の力を加え、弾性変形部１１３ＢにＴ方向の力を加える。なお、握力が解除されたときに、弾性変形部１１３Ｔ，１１３Ｂの各々が、必要十分な復元性能を有するものであれば、弾性部材１５０を省略することが可能である。
以上の構成の他にも、操作装置１００には、無線送信部１６０に電源電圧を供給する電源部や、ユーザが、演奏操作信号の送出開始を指示するためのスイッチなどが備えられているが、本件発明とは直接関係しないためそれらの説明は省略することとする。
【００１８】
図６は、音源再生装置２００の電気的構成を示す図である。この図において、制御部２１０は、バスＢを介して、構成各部を制御する。記憶部２４０は、音源データを記憶する。音源データは、ＭＩＤＩ（Musical Instruments Digital Interface）音源などの楽音を発生するためのデータであり、音源データによって「トライアングル音」や、「ホイッスル音」、「シンバル音」などの楽音を出力することができる。
【００１９】
無線受信部２２０は、操作装置１００から送出された電圧値Ｖを受信し、該電圧値Ｖを制御部２１０に供給する。制御部２１０は、電圧値Ｖを受け取ると、図１５に示すように、電圧値Ｖに対応する音量の楽音信号を再生するように制御する。例えば、受信した電圧値Ｖが「Ｖ１」で、グリップ部１２０ａが握られている状況を示す電圧値Ｖであれば、例えば「トライアングル音」をグリップ部１２０ａに加わった圧力に対応する音量レベルＶＯＬ１で出力し、一方、グリップ部１２０ｂが握られている状況を示す電圧値Ｖであれば、例えば「ホイッスル音」をグリップ部１２０ｂに加わった圧力に対応する音量レベルＶＯＬ１で出力する。また、制御部２１０は、受信した電圧値Ｖが「Ｖ２」で、グリップ部１２０ａが握られている状況を示す電圧値Ｖであれば、「トライアングル音」をグリップ部１２０ａに加わった圧力に対応する音量レベルＶＯＬ２で出力し、一方、グリップ部１２０ｂが握られている状況を示す電圧値Ｖであれば、「ホイッスル音」をグリップ部１２０ｂに加わった圧力に対応する音量レベルＶＯＬ２で出力する。
【００２０】
次に、演奏システムの動作を説明する。この動作は、操作装置１００において、グリップ部１２０ａに作用する握力を検出し、検出結果に応じた音量レベルの楽音を、音源再生装置２００から出力する動作である。なお、グリップ部１２０ｂの動作については、出力される楽音の種類が異なる点を除けば、グリップ部１２０ａの動作と同じであるため、その説明については省略することとする。
【００２１】
まず、グリップ部１２０ａがほとんど握られていなければ、図３に示されるように、加圧部材１３６とセンサカバー１３４とは互いに離れた位置にあり、圧力センサ１３２に圧力は加わらない。このため、圧力センサ１３２から無線送信部１６０に電圧が印加されず、無線送信部１６０は、電圧値Ｖを送出しない。このとき、音源再生装置２００においては、何も処理が実行されない。
【００２２】
次に、図７に示されるように、グリップ部１２０ａが軽く握られると、弾性変形部１１３Ｔ，１１３Ｂは、互いに近づくように変形し、加圧部材１３６は、おおよそ「Ｐ１」の押圧力で、センサカバー１３４を介して、圧力センサ１３２を押圧する。これにより、圧力センサ１３２は、無線送信部１６０に電圧値「Ｖ１」を印加し、無線送信部１６０から電圧値「Ｖ１」が送出される。
一方、音源再生装置２００においては、無線受信部２２０が、電圧値「Ｖ１」を受信し、該電圧値を制御部２１０に供給する。制御部２１０は、電圧値「Ｖ１」を受け取ると、記憶部２４０に記憶される音源データを用いて、「トライアングル音」を、「ＶＯＬ１」の音量レベルで放音部２５０から出力する。
【００２３】
そして、図８に示されるように、グリップ部１２０ａが強く握られると、弾性変形部１１３Ｔ，１１３Ｂの各々は、軽く握られた場合よりも、さらに近づくように変形する。これにより、加圧部材１３６は、おおよそ「Ｐ２」の押圧力で、センサカバー１３４を介して、圧力センサ１３２を押圧する。これにより、圧力センサ１３２は、無線送信部１６０に電圧値「Ｖ２」を印加し、無線送信部１６０から電圧値「Ｖ２」が送出される。
一方、音源再生装置２００においては、無線受信部２２０が、電圧値「Ｖ２」を受信し、該電圧値を制御部２１０に供給する。制御部２１０は、電圧値「Ｖ２」を受け取ると、記憶部２４０に記憶される音源データを用いて、「トライアングル音」を、「ＶＯＬ２」の音量レベルで放音部２５０から出力する。
【００２４】
このように、演奏システムに含まれる操作装置１００によれば、ユーザは、グリップ部１２０ａ，１２０ｂを握る力を変化させるのみで演奏操作を入力することができる。これにより、従来の加速度センサなどを備えた演奏操作子と比較して、誰もが簡単に演奏操作することができる操作装置１００が提供される。
【００２５】
さらに詳述すると、従来の加速度センサなどを備えた演奏操作子にあっては、演奏操作を入力するために、演奏操作子を振り動かさなければならなかった。このため、高齢者や、幼児などの上腕や肩などの筋力の弱いユーザにとっては、演奏操作が負担となり、長時間の演奏は困難であった。これに対し、操作装置１００によれば、演奏操作を握力変化により入力することができる。一般に、幼児の握力にかかる筋肉は、他の筋肉と比較して発達しているといわれている。また、高齢者においても、握力は、他の身体機能と比較して、加齢に伴う衰えが緩やかであるといわれている。くわえて、握力にかかる筋疲労は、力の大きさが過剰でなければ小さいものとなる。以上から、操作装置１００による演奏操作は、幼児から高齢者までの幅広い年齢層のユーザに対して、肉体的負担が小さなものとなり、結果として、これらのユーザは、長時間にわたり演奏することが可能となる。このような利点を有するため、演奏システムの適用例としては、以下のようなものが考えられる。
【００２６】
例えば、握力のみによって演奏操作をすることができるため、図９（ａ）に示されるように、座ったままの高齢者であっても、演奏が可能となる。この際、演奏操作が、反射神経などの脳のトレーニングとなるため、演奏システムを、加齢に伴う知的衰退の予防に役立てることが可能となる。
また、身体障害者であっても、握力のための筋肉さえ機能すれば、演奏を行うことができる。このため、演奏システムを音楽療法などに用いることも可能である。さらに、演奏システムを手や指のリハビリに用いても良い。これにより、リハビリ効果が期待できるのみならず、患者は、演奏を楽しみながら、リハビリに励むことができるので、リハビリにかかる精神的負担が低減されることとなる。
【００２７】
くわえて、操作装置１００は、演奏操作子として２つのグリップ部１２０ａ，１２０ｂを有しているため、図９（ｂ）に示されるように、ユーザは、両手で演奏操作を入力することができる。この際、ユーザは、各々のグリップ部１２０ａ，１２０ｂに対して別個独立して演奏操作を入力することができる。これにより、右手で「トライアングル音」の出力を操作する一方、左手で「ホイッスル音」の出力を操作するなどといった異なる演奏操作を並列して入力することも可能となる。
【００２８】
また、グリップ部１２０ａ，１２０ｂが２つ設けられているため、図９（ｃ）に示されるように、２人のユーザの各々が、いずれか片方のグリップ部１２０ａ，１２０ｂを介して演奏操作を入力することにより、ひとつの操作装置１００を２人で共用することができる。これにより、各ユーザは、参加意識をもちながら、アンサンブル演奏などを行うことができ、ユーザ間に親密感や一体感が生まれ、演奏システムをコミュニケーション手段として活用することができる。
【００２９】
さらに、操作装置１００においては、センサ機構１３０が収容される溝部１１５が密閉構造をしているため、図９（ｄ）に示されるように、操作装置１００を、プールなどの水中で使用することも可能である。これにより、ユーザは、伴奏音楽を演奏しながらのシンクロナイズドスイミングや、水中エクササイズなどを行うことができる。
また、水中に拘わらず、伴奏音楽を演奏しながらエクササイズする場合、ユーザは、各自の疲労度合などに応じて演奏することができる。これにより、自分のペースで演奏し、それに合わせて楽しみながら、無理なくエクササイズすることが可能となる。くわえて、操作装置１００によれば、握力のみによって演奏することができるため、演奏にかかる動作によって、エクササイズで使用する腕などの動きを制限することもない。
【００３０】
しかも、操作装置１００によれば、弾性変形部１１３Ｔ，１１３Ｂの形状や材質などを適宜調整することにより、圧力センサ１３２に過剰な負荷がかからないようにすることが可能である。これにより、センサ機構１３０が長寿命なものとなり、結果として、操作装置１００の耐久性が向上することとなる。
【００３１】
また、操作装置１００によれば、演奏操作を開始あるいは終了するにあたり、ユーザは、単にグリップ部１２０ａを掴むあるいは手放すだけで良い。これにより、従来における指の曲がり具合を検出する演奏操作子と比較して、演奏操作の開始あるいは終了時における演奏操作子の着脱などの煩雑な作業が不要となる。また、操作装置１００は、握るだけなので、指の曲がり具合を検出する演奏操作子と比較して、手になじみやすく、装着ズレなどが生じることもない。しかも、操作装置１００によれば、圧力センサ１３２が直接肌に触れることがないため、ユーザに、違和感や圧迫感などを与えることがない。従って、幼児から高齢者までの幅広い世代のユーザに対して、抵抗感などを感じさせる恐れもない。
【００３２】
そして、操作装置１００には、握力が解除されたときに、弾性変形部１１３Ｔ，１１３Ｂの各々に、復元力を加える弾性部材１５０が設置されている。これにより、グリップ部１２０ａの形状復元のレスポンスが良好なものとなり、短時間における連続した握力変化を、精度良く検出することが可能となる。
【００３３】
ところで、複数方向から作用する圧力を検出可能なセンサとして、感圧導電ゴムが知られている。このため、握力変化を検出する演奏操作子として、感圧導電ゴムを適用した構成が考えられる。しかしながら、感圧導電ゴムは、圧力センサとしては比較的高価なセンサであり、また、握力を検出しようとすると、感圧導電ゴムの使用量が多くなってしまう。従って、感圧導電ゴムを用いた場合、演奏操作子の生産費が、高額化してしまう。
【００３４】
これに対し、操作装置１００によれば、グリップ部１２０ａ，１２０ｂに作用する複数方向の握力のうち、Ｔ方向およびＢ方向の力のみを抽出し、抽出された力を、圧力センサ１３２に加える構成を採っている。これにより、複数方向に力が作用する握力を検出するセンサとして、単一方向の力を検出する圧力センサ１３２を用いることができる。特に、安価な圧電素子を用いた場合、感圧導電ゴムと比較して、生産費用が低減されることとなる。
【００３５】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態にかかる操作装置を含む演奏システムについて説明する。
上述した第１実施形態においては、グリップ部１２０ａ，１２０ｂに作用する互いに向きが異なる複数の力うち、センサ機構１３０によって検出可能な方向の力の成分を抽出し、抽出された力を圧力センサ１３２に加える操作装置１００について説明した。これに対し、第２実施形態における操作装置は、グリップ部１２０ａに作用する各力の方向を、圧力センサ１３２によって検出可能な方向に変換し、変換された力を圧力センサに加える構成を特徴としている。
なお、第２実施形態における演奏システムも、第１実施形態における演奏システムと同様に、操作装置および音源再生装置２００から構成されるが、音源再生装置２００の構成は、第１実施形態と同様のため、その説明については省略することとする。また、操作装置の構成のうち、第１実施形態と同様の構成については、同一の符号が付されている。
【００３６】
図１０は、第２実施形態にかかる操作装置のグリップ部およびその周辺構成を示す図である。この図において、グリップ部３２０は、曲げ変形が可能な材質で構成されており、密閉性を有する袋体となるようにシャフト部３１０の一端に取り付けられている。なお、グリップ部３２０の材料としては、引っ張り応力が作用しても、伸張しにくいものが好ましい。このグリップ部３２０の内部には、液体や、気体、または、粘度が水などより高く、例えばジェル状の半固体状態の流体Ｆａが封入される。
【００３７】
シャフト部３１０の端部には、中空部３１１が形成されている。中空部３１１を形成するシャフト部３１０の面３１２には、圧電素子などの圧力センサ１３２が取り付けられている。この圧力センサ１３２は、第１実施形態と同様の検出特性（図５参照）を有しており、Ｒ方向に作用する力を検出可能となるように設置されている。圧力センサ１３２の図中左側には、圧力センサ１３２を保護するためのセンサカバー１３４が設けられている。また、中空部３１１は、密閉されており、導電率が低い空気などの流体Ｆｂが封入されている。
【００３８】
シャフト部３１０には、中空部３１１からグリップ部３２０の内部空間に延在するように、ピストン機構３５０が取り付けられている。ピストン機構３５０には、管状のシリンダ３５２が含まれている。シリンダ３５２の内部は、弾性体からなるピストン３５４によって、２つの空間に分断されている。すなわち、グリップ部３２０の内部空間と連通し、流体Ｆａが封入されている空間と、中空部３１１と連通し、流体Ｆｂが封入されている空間とに分断されている。ピストン３５４は、図中Ｒ方向およびＬ方向に作用する外力に応じて、シリンダ３５２内面を摺動する。ここで、Ｒ方向とＬ方向との各々は、シャフト部１１０の軸線と略平行であり、互いに逆向きの方向である。
【００３９】
また、シリンダ３５２内面の左端には、ピストン３５４の移動を係止する係止部材３５５が設けられている。ピストン３５４の右側には、ピストン３５４に当接するように、バネなどの弾性部材３５８が配置されており、シリンダ３５２内面の右端には、弾性部材３５８の右端を係止する係止部材３５１が設けられている。これらにより、ピストン３５４は、弾性部材３５８が弾性変形した状況においては、弾性部材３５８の反発力によって、Ｌ方向に付勢される。
以上の構成により、ピストン３５４においては、弾性部材３５８の反発力と流体Ｆｂの圧力との合力がＬ方向に作用し、流体Ｆａの圧力がＲ方向に作用する。ピストン３５４は、これらの力がつり合うようにＬ方向あるいはＲ方向に移動する。
【００４０】
さて、ピストン３５４の右側には、ピストン棒３５６の一端が固定されている。この際、ピストン棒３５６は、その軸線がＲ方向（Ｌ方向）と平行となるように固定される。また、ピストン棒３５６の他端には、ゴムなどの中弾力性材からなる加圧部材３５７が設けられている。加圧部材３５７は、流体Ｆａの圧力によりピストン３５４がＲ方向に移動した際に、センサカバー１３４を介して、圧力センサ１３２を押圧する。
【００４１】
このような構成の下、操作装置３００においては、グリップ部３２０の状態が、ほとんど握られていない状態、軽く握られている状態、および、強く握られている状態のいずれであるかを、以下のようにして検出し、該検出結果を演奏操作信号として送出する。
まず、グリップ部３２０がほとんど握られていない状態においては、図１０に示されるように、ピストン３５４は、加圧部材３５７とセンサカバー１３４とが互いに隔離するような位置にて静止する。このとき、圧力センサ１３２には、圧力が加わらないため、無線送信部１６０からは、演奏操作信号が送出されない。
【００４２】
図１１は、グリップ部３２０が軽く握られた状態を示す図である。また、図１２は、軽く握られた状態のグリップ部３２０のＢ―Ｂ´断面を示す図である。図１２に示されるように、グリップ部３２０が軽く握られると、グリップ部３２０には、互いに向きが異なる複数の力Ｆが作用する。力Ｆが作用すると、グリップ部３２０が圧縮され、グリップ部３２０の断面積は、図中二点鎖線で示される握力が作用していないときの断面積よりも小さくなる。これにより、グリップ部３２０の内部空間の体積が減少し、流体Ｆａの圧力は上昇する。
【００４３】
図１１において、流体Ｆａの圧力が上昇すれば、ピストン３５４は、Ｒ方向に作用する力が増大するため、Ｒ方向に移動する。そして、ピストン棒３５６の先端に取り付けられた加圧部材３５７がＲ方向に移動し、加圧部材３５７は、おおよそ「Ｐ１」の押圧力で、センサカバー１３４を介して圧力センサ１３２を押圧する。これにより、圧力センサ１３２は、無線送信部１６０に電圧値「Ｖ１」を印加し、無線送信部１６０から、グリップ部３２０が軽く握られたことを示す電圧値「Ｖ１」を送出する。
【００４４】
また、図１３に示されるように、グリップ部３２０が強く握られると、グリップ部３２０は、内部空間の体積が、軽く握られたときの体積よりも、さらに減少するように変形する。これにより、流体Ｆａの圧力が上昇し、ピストン３５４は、軽く握られたときよりもさらに、Ｒ方向に移動する。そして、加圧部材３５７は、おおよそ「Ｐ２」の押圧力で、センサカバー１３４を介して圧力センサ１３２を押圧する。これにより、圧力センサ１３２は、無線送信部１６０に電圧値「Ｖ２」を印加し、無線送信部１６０から、グリップ部３２０が強く握られたことを示す電圧値「Ｖ２」を送出する。
操作装置３００から送出された電圧値Ｖは、第１実施形態における演奏システムと同様に、音源再生装置２００において受信され、電圧値Ｖに応じた音量レベルの楽音が出力される。
【００４５】
このように、操作装置３００においては、グリップ部３２０に作用する握力による複数の力Ｆを、流体Ｆａおよびピストン機構３５０を介して、Ｒ方向の力に変換し、変換した力によって、圧力センサ１３２を押圧する。このような構成を採用することにより、各方向に作用する握力を検出するにあたり、一方向の力を検出する圧力センサ１３２を用いることができる。特に、圧力センサ１３２として安価な圧電素子を用いれば、操作装置３００の生産費用を低減することが可能となる。
【００４６】
また、操作装置３００によれば、複数方向からグリップ部３２０に作用する各握力の向きを、検出方向であるＲ方向に変換する。このため、握力の検出ロスを少なくすることができ、結果として、検出精度が向上することとなる。
【００４７】
さらに、ピストン機構３５０には、握力が作用するときには弾性エネルギーを蓄え、握力が解除されたときにはそのエネルギーを解放し、ピストン３５４をＬ方向に移動させる弾性部材３５８が設けられている。このため、握力が解除されると、グリップ部３２０は、素早く元の形状に戻ることができる。これにより、グリップ部３２０の握力に応じた形状復元のレスポンスが良好なものとなり、短時間の連続した握力の変化を精度良く検出することが可能となる。
【００４８】
＜変形例＞
本発明は、上述した第１、第２実施形態に限られず、種々の応用・改良・変形等を加えることが可能である。
例えば、上述した各実施形態においては、操作装置１００、３００に、２つのグリップ部１２０ａ，１２０ｂ，３２０を設ける構成としたが、グリップ部の数は、２つに限られるものではなく、ひとつであっても良いし、３つ以上であっても良い。例えば、図１４に示すように、４つに枝分かれするシャフト部４１０の端部の各々に、演奏操作子であるグリップ部４２０を設ける構成としても良い。このような構成にすると、各グリップ部４２０に互いに異なった演奏操作を対応付けることにより、演奏操作の内容が多彩なものとなる。また、４人のユーザが、ひとつの操作装置４００を共用して演奏することが可能となる。
【００４９】
上述した各実施形態およびその変形例においては、演奏操作として、楽音の音量レベルを指示する例を示したが、操作装置１００，３００，４００により指示できる演奏操作はこれに限られない。例えば、ＭＩＤＩ音源などを用いた楽曲演奏や、楽曲がサンプリングされたオーディオデータの再生などに関する操作を指示する構成としても良い。すなわち、楽曲の演奏（再生）の開始や、テンポ、音量、音程、効果音の付加（例えば残響音付加）などを、グリップ部１２０ａ，１２０ｂ，３００，４００に作用する握力に応じて、指示する構成としても良い。これにより、ユーザは、右手で楽曲の再生テンポを操作する一方、左手で打楽器の発音を操作するなどといった、より多彩な演奏操作を指示することが可能となる。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、安価で、誰にでも簡単に演奏操作を指示することができる演奏操作量検出装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施形態にかかる演奏システムの構成を示す図である。
【図２】 同演奏システムに含まれる操作装置の分解斜視図である。
【図３】 同操作装置のグリップ部およびその周辺構成の断面図である。
【図４】 同操作装置の断面を示す図である。
【図５】 同操作装置に備えられる圧力センサの特性を示す図である。
【図６】 同演奏システムに含まれる音源再生装置の電気的構成を示す図である。
【図７】 同グリップ部が軽く握られた様子を示す図である。
【図８】 同グリップ部が強く握られた様子を示す図である。
【図９】 同演奏システムの使用例を示す図である。
【図１０】 本発明の第２実施形態にかかる演奏システムに含まれる操作装置の部分断面図である。
【図１１】 同操作装置に含まれるグリップ部が軽く握られた様子を示す図である。
【図１２】 軽く握られた同グリップ部の断面図である。
【図１３】 同グリップ部が強く握られた様子を示す図である。
【図１４】 第１、第２実施形態における操作装置の変形例を示す図である。
【図１５】 第１、第２実施形態における音源再生装置の制御内容を説明するための図である。
【符号の説明】
１００，３００，４００…操作装置、１１０，３１０，４１０…シャフト部、１１２…端部、１１３Ｔ，１１３Ｂ…弾性変形部、１１５…溝部、１２０ａ，１２０ｂ，３２０，４２０…グリップ部、１２２…穴部、１３０…センサ機構、１３２…圧力センサ、１３４…センサカバー、１３６，３５７…加圧部材、１５０…弾性部材、１６０…無線送信部、２００…音源再生装置、２１０…制御部、２２０…無線受信部、２４０…記憶部、２５０…放音部、３１２…中空部、３５０…ピストン機構、３５２…シリンダ、３５４…ピストン、３５５…係合部、３５６…ピストン棒、Ｆａ，Ｆｂ…流体。
Claims (3)
- 平板状の溝部が形成され、当該溝部において二股に分かれた弾性変形部が、演奏者によって把持された力によって互いに近づく方向に変形するシャフト部と、
前記シャフト部の前記弾性変形部が収容される穴部を有し、演奏操作を指示するために前記演奏者により把持されるグリップ部と、
前記シャフト部の前記弾性変形部の変形方向が検出方向となるように設けられて、前記弾性変形部からの押圧力を検出して、演奏操作を示す信号として出力する検出手段と
を具備することを特徴とする演奏操作量検出装置。 - 流体が内部に封入された袋状のグリップ部と、
中空部と、当該中空部から前記グリップ部の内部に延在するように取り付けられたピストン機構とを有し、演奏者によって前記グリップ部が把持された力の作用によって前記ピストン機構のピストンがシリンダ内面を摺動するシャフト部と、
前記中空部に設けられ、前記ピストン機構において摺動するピストンからの押圧力を検出して、演奏操作を示す信号として出力する検出手段と
を具備することを特徴とする演奏操作量検出装置。 - 演奏者が演奏操作を指示するために把持される被把持部材と、
前記被把持部材に対して把持された力のうち一の方向成分の押圧力に変換抽出する変換手段と、
検出方向が前記一の方向となるように設けられて、前記変換手段による押圧力を検出して、演奏操作を示す信号として出力する検出手段と、
を具備し、前記被把持部材と、前記変換手段と、前記検出手段とからなる組を複数有する
ことを特徴とする演奏操作量検出装置。
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