JP5375569B2

JP5375569B2 - モーションセンサー

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Publication number: JP5375569B2
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Inventors: 恵伊藤; 順一郎篠▲崎▼
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Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2009-12-07
Filing date: 2009-12-07
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Description

本発明は、たとえば、人、動物及び物体などの動きを検出する、モーションセンサーに関するものである。

従来、人、動物及び物体の動きを検出して制御に用いる機器には様々なものが存在する。このような機器に用いられ、人、動物及び物体の動きを検出するセンサーは広くモーションセンサーと呼ばれることがある。このようなモーションセンサーには、加速度センサー、角速度センサーなどが用いられ、用途によって複数のセンサーを組み合わせて使用されるものがある。

たとえば、特許文献１には、自動二輪車に用いられるものとして、地面に垂直な方向である第１の方向の加速度を検出する縦置きセンサーと第１の方向に直角な方向である第２の方向の加速度を検出する横置きセンサーとを有する転倒検出装置が提案されている。

特開２００９−７３４９２号公報

しかしながら、加速度を検出するセンサーは正確な動きの変異の検出が可能となるものの常時電力を消費するため、自動二輪車のように電力供給を継続的に行える場合はよいが、人や動物などに用いる場合には電力供給が継続的に行えない状況が発生することが考えられ、常時使用することが難しいという問題がある。また、転倒の検出を目的とするならば、必ずしも加速度の正確な検出がなくてもよいと考えられることから、より簡易な構造のセンサーを用いた装置を構成するという課題がある。

本発明は、上述した問題または課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。

［適用例１］
本適用例に係るひとつのモーションセンサーは、凹部を有する第１の電極、前記第１の電極と同じ形状を有する第２の電極及び第１の導電球を有する第１の傾斜検出器と、凹部を有する第３の電極、前記第３の電極と同じ形状を有する第４の電極及び第２の導電球を有する第２の傾斜検出器と、凹部を有する第５の電極、前記第５の電極と同じ形状を有する第６の電極及び第３の導電球を有する第３の傾斜検出器と、を含み、前記第１の傾斜検出器は、前記第１の電極の前記凹部と前記第２の電極の前記凹部とが対向し、前記第１の電極及び前記第２の電極が第１の距離をおいて第１の軸に垂直な面に対して面対称となるように配置され、前記第１の導電球は、前記第１の電極及び前記第２の電極の間の空間内を可動し、前記第１の電極と前記第２の電極との間を導通の状態又は非導通の状態にさせ、前記第２の傾斜検出器は、前記第３の電極の前記凹部と前記第４の電極の前記凹部とが対向し、前記第３の電極及び前記第４の電極が第２の距離をおいて前記第１の軸に直交する第２の軸に垂直な面に対して面対称となるように配置され、前記第２の導電球は、前記第３の電極及び前記第４の電極の間の空間内を可動し、前記第３の電極と前記第４の電極との間を導通の状態又は非導通の状態にさせ、前記第３の傾斜検出器は、前記第５の電極の前記凹部と前記第６の電極の前記凹部とが対向し、前記第５の電極及び前記第６の電極が第３の距離をおいて前記第１の軸及び前記第２の軸の双方に直交する第３の軸に垂直な面に対して面対称となるように配置され、前記第３の導電球は、前記第５の電極及び前記第６の電極の間の空間内を可動し、前記第５の電極と前記第６の電極との間を導通の状態又は非導通の状態にさせ、前記第１の距離は前記第１の導電球の直径よりも短い距離であり、前記第２の距離は前記第２の導電球の直径よりも短い距離であり、前記第３の距離は前記第３の導電球の直径よりも短い距離であることを特徴とする。

この構成によれば、モーションセンサーが第１の軸、第１の軸に垂直な第２の軸、及び、第１の軸及び第２の軸に垂直な第３の軸の各々に傾斜検出器を有することで、該モーションセンサーを取り付けた対象において、互いに直交する３軸に対しての姿勢の変化を知ることができる。該傾斜検出器は、それぞれの電極が凹部を有し該凹部を対向させた一対の電極と、該一対の電極の間に存在する可動する導電球とにより導通の状態及び非導通の状態をもたらすものであるため、構造が簡単であることから他の構造のセンサーに比較して小型化が可能であり、かつ、消費電力も少なくすることができる。このためひとつのモーションセンサーとして複数の該傾斜検出器を備えても、モーションセンサーのサイズが大きくなるのを抑えられ、また、電力供給不足となる可能性を抑えることができる。また、可動する導電球の存在する空間が該凹部を対向させた一対の電極により形作られる空間であることから、それぞれの電極の凹部の形状を、モーションセンサーを取り付ける対象又は検出目的に合わせて形作ることで、導通の状態及び非導通の状態となるタイミングを調整することができ、用途に合わせたモーションセンサーの形成を容易に行うことができる。

また、対向している一対の電極における電極間の距離を導電球の直径よりも短い長さとすることで、導電球が一対の電極により形作られる空間の外に出ることがない。また、該一対の電極は導電球により導通の状態又は非導通の状態になるのであり、電極同士が接している状態にはない。すなわち、本適用例において、一対の電極間の距離はゼロよりも長く導電球の直径よりも短い長さとなる。従って本適用例においては、ゼロよりも長く導電球の直径よりも短い長さの範囲内で一対の電極間の距離を変えることで、導電球が一対の電極の双方に接していられる角度の大きさを変えることができる。更に本適用例において、導電球の直径は一対の電極間の距離よりも長く、一対の電極間により形作られる空間内を可動することができる長さとなる。この範囲内で導電球の直径を変えることにより、導電球が一対の電極の双方に接していられる角度の大きさを変えることができる。従って、一対の電極間の距離及び導電球の直径のいずれか一方又は双方を変えることで、一対の電極が導通の状態となる角度の範囲の調整を容易に行うことが可能となり、用途に合わせたモーションセンサーの形成を容易に行うことができる。

［適用例２］
上記の適用例に係るモーションセンサーにおいて、更に、前記第１の軸又は前記第１の軸に対して平行となる軸に少なくともひとつの第４の傾斜検出器が配置され、前記第２の軸又は前記第２の軸に対して平行となる軸に少なくともひとつの第５の傾斜検出器が配置され、前記第３の軸又は前記第３の軸に対して平行となる軸に少なくともひとつの第６の傾斜検出器が配置され、前記第４の傾斜検出器は、凹部を有する第７の電極、前記第７の電極と同じ形状を有する第８の電極及び第４の導電球を有し、前記第７の電極の前記凹部と前記第８の電極の前記凹部とが対向し、前記第７の電極及び前記第８の電極が第４の距離をおいて前記第１の軸に垂直な面以外の任意の面の中のひとつの面に対して面対称となるように配置され、前記第４の導電球は、前記第７の電極及び前記第８の電極の間の空間内を可動し、前記第７の電極と前記第８の電極との間を導通の状態又は非導通の状態にさせ、前記第５の傾斜検出器は、凹部を有する第９の電極、前記第９の電極と同じ形状を有する第１０の電極及び第５の導電球を有し、前記第９の電極の前記凹部と前記第１０の電極の前記凹部とが対向し、前記第９の電極及び前記第１０の電極が第５の距離をおいて前記第１の軸に直交する第２の軸に垂直な面以外の任意の面の中のひとつの面に対して面対称となるように配置され、前記第５の導電球は、前記第９の電極及び前記第１０の電極の空間内を可動し、前記第９の電極と前記第１０の電極との間を導通の状態又は非導通の状態にさせ、前記第６の傾斜検出器は、凹部を有する第１１の電極、前記第１１の電極と同じ形状を有する第１２の電極及び第６の導電球を有し、前記第１１の電極の前記凹部と前記第１２の電極の前記凹部とが対向し、前記第１１の電極及び前記第１２の電極が第６の距離をおいて前記第１の軸及び前記第２の軸の双方に直交する第３の軸に垂直な面以外の任意の面の中のひとつの面に対して面対称となるように配置され、前記第６の導電球は、前記第１１の電極及び前記第１２の電極の間の空間内を可動し、前記第１１の電極と前記第１２の電極との間を導通の状態又は非導通の状態にさせ、前記第４の距離は前記第４の導電球の直径よりも短い距離であり、前記第５の距離は前記第５の導電球の直径よりも短い距離であり、前記第６の距離は前記第６の導電球の直径よりも短い距離であることが好ましい。

この構成によれば、第１の軸に対して平行となる軸に少なくともひとつの第４の傾斜検出器を第１の傾斜検出器と異なる角度に配置し、第２の軸に対して平行となる軸に少なくともひとつの第５の傾斜検出器を第２の傾斜検出器と異なる角度に配置し、第３の軸に対して平行となる軸に少なくともひとつの第６の傾斜検出器を第３の傾斜検出器と異なる角度に配置することで、モーションセンサーを取付けた対象の姿勢のより細かな変化を検出することが可能となる。

［適用例３］
上記の適用例に係るモーションセンサーにおいて、前記第１の傾斜検出器、前記第２の傾斜検出器、前記第３の傾斜検出器、前記第４の傾斜検出器、前記第５の傾斜検出器及び前記第６の傾斜検出器の中の少なくともふたつが円筒状の容器に収納されていることが好ましい。

この構成によれば、複数の傾斜検出器が円筒状の容器に収納されることによりモーションセンサー内の傾斜検出器の実装を容易に行えるようにすることができる。

［適用例４］
上記の適用例に係るモーションセンサーにおいて、前記第１の傾斜検出器、前記第２の傾斜検出器、前記第３の傾斜検出器、前記第４の傾斜検出器、前記第５の傾斜検出器及び前記第６の傾斜検出器の中の少なくともひとつの傾斜検出器の出力信号の履歴を記憶することが好ましい。

この構成によれば、少なくともひとつの傾斜検出器の履歴を記憶することにより、モーションセンサーを取付けた対象の姿勢の変化をリアルタイムで採取をすることができない場合でも、後から履歴を読み出すことで、少なくともひとつの傾斜検出器の出力を基にした該対象の姿勢の変化を解析することできる。モーションセンサーの出力信号の採取の方法には様々なものが考えられる。無線を使ってモーションセンサーの出力信号を採取しパソコン等を用いて監視を行うのもひとつの方法である。しかしながら、無線を使用するような場合はモーションセンサーを取付けた対象が無線による出力信号の採取が可能な領域の外側で活動を行うことが考えられる。このような場合、モーションセンサー自体が履歴を記憶することにより、後からモーションセンサーの履歴を読み出すことでリアルタイムでの採取ができなかった時間帯におけるモーションセンサーを取付けた対象の姿勢の変化を解析することが可能となる。

履歴を記憶する傾斜検出器の数は、使用状況により設定することでよい。モーションセンサー内に実装可能なメモリーの容量は限られることから、履歴を取る傾斜検出器の数を少なくすればその分履歴を取ることができる時間が長くなり、履歴を取る傾斜検出器の数を多くすればその分履歴を取ることができる時間が短くなる。

［適用例５］
上記の適用例に係るモーションセンサーにおいて、前記履歴は、前記出力信号が所定の値となった場合に、前記第１の傾斜検出器、前記第２の傾斜検出器、前記第３の傾斜検出器、前記第４の傾斜検出器、前記第５の傾斜検出器及び前記第６の傾斜検出器の出力信号の履歴を記憶することが好ましい。

この構成によれば、出力信号が所定の値になった後、すべての傾斜検出器の出力信号の履歴を残すことで、重要と思われる状態の変化情報を残すことができる。ここで、所定の値とはモーションセンサーを取り付けた対象にとって重大な影響が現れると判断できる衝撃により決まる値である。これにより、該衝撃を受けた後の重要と思われる状態の変化に対して適切な対応を検討するための情報を残すことが可能となる。尚、出力信号が所定の値となったときの時刻を推定することができる情報を履歴の中に残すことは好ましいことである。時刻を推定することができるものとしては、時計の値、タイマーの値及びカウンターの値などが考えられる。

モーションセンサーにおける傾斜検出器の論理的配置を示す図。モーションセンサーにおける傾斜検出器の配置の仕方の例を示す図。傾斜検出器の断面図。モーションセンサーのＭＺ軸とＺ軸とが平行であるときの傾斜検出器の状態を示す図。モーションセンサーのＭＸ軸を回転の軸として回転させたときの傾斜検出器の状態を示す図。モーションセンサーのＭＸ軸を回転の軸として回転させたときの傾斜検出器の状態を示す図。モーションセンサーのＭＸ軸を回転の軸として回転させたときの状態を示す図。傾斜検出器のオン／オフの変化点における傾斜状態を示した図。傾斜検出器のオン／オフの変化点における傾斜状態を示した図。傾斜検出器のオン／オフの変化点における傾斜状態を示した図。モーションセンサーの角度検出の説明に用いる図。複数の傾斜検出器を有するモーションセンサーのブロック図を示す図。

以下、本発明のモーションセンサーについて、図を用いて説明する。

（第１実施形態）
本実施形態は、直交する３軸（Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸）に対しての傾きを検出する、３個の傾斜検出器を有するモーションセンサーの例である。直交する前記３軸において、重力方向に平行な軸をＺ軸とする。本実施形態におけるモーションセンサー１を図１に示す。図１に示すように、モーションセンサー１は傾斜検出器１０、傾斜検出器２０及び傾斜検出器３０を有する。モーションセンサー１に固定された直交する３軸をＭＸ軸、ＭＹ軸及びＭＺ軸とする。モーションセンサー１は、ＭＸ軸がＸ軸に、ＭＹ軸がＹ軸に、ＭＺ軸がＺ軸にそれぞれ対応し、測定対象への取付け時においてＭＺ軸がＺ軸と平行となるように測定対象に取付けられる。また、図１においてはモーションセンサー１の外形図は省略しているが、傾斜検出器１０、傾斜検出器２０及び傾斜検出器３０は所定のケースに収められモーションセンサー１を構成する。

傾斜検出器１０は、凹部を有する電極１２、電極１２と同じ形状を有する電極１３、及び導電球１５を含み、電極１２と電極１３とが互いの凹部が向い合って導電球１５の可動空間となる空間１４を形成し、ＭＸ軸に垂直な平面が電極１２及び電極１３における対称面となるようにモーションセンサー１内に配置されている。傾斜検出器２０は、凹部を有する電極２２、電極２２と同じ形状を有する電極２３、及び導電球２５を含み、電極２２と電極２３とが互いの凹部が向い合って導電球２５の可動空間となる空間２４を形成し、ＭＹ軸に垂直な平面が電極２２及び電極２３における対称面となるようにモーションセンサー１内に配置されている。傾斜検出器３０は、凹部を有する電極３２、電極３２と同じ形状を有する電極３３、及び導電球３５を含み、電極３２と電極３３とは互いの凹部が向い合って導電球３５の可動空間となる空間３４を形成し、ＭＺ軸に垂直な平面が電極３２及び電極３３における対称面となるようにモーションセンサー１内に配置されている。尚、本実施形態において、空間１４、２４及び３４はいずれも球状の空間である。

図１に示している傾斜検出器１０、２０及び３０は説明の便宜上配置される向きを分かりやすくするためにＭＸ軸、ＭＹ軸及びＭＺ軸上に配置された形で記載しているが、実際は向きが変わらなければ配置される場所はどこでもよい。例えば、図２に示すように傾斜検出器１０、２０及び３０を一列に配置してもよく、また、プリント基板上に配置する場合はパターンの引きやすい位置に傾斜検出器１０、２０及び３０の各々を別々に実装しても構わない。

ここで、図３を用いて、本実施形態における傾斜検出器が検出可能な角度について説明する。図３は、ＭＸ軸及びＭＺ軸（図示せず）を含む平面における傾斜検出器１０の断面図を示したものである。図３における傾斜検出器１０は、ＭＺ軸がＺ軸（重力方向）に対して平行にあるときのものである。このとき、ＭＸ軸は重力方向に対して垂直であり、導電球１５は電極１２及び電極１３の双方に接し、電極１２と電極１３は導通の状態にある。便宜上、ＭＸ軸は傾斜検出器１０の中心を貫いているものとする。また、ＭＹ軸（図示せず）は図３における断面図に対して垂直となる。傾斜検出器１０は導通の状態にあり、導電球１５と電極１３は接点Ｓ１で接している。図３で示す状態において、接点Ｓ１における電極１３の曲率半径Ｒを半径とする円の中心点Ｃ１を通る重力方向を示す直線をＭ１としたときに、直線Ｍ１と曲率半径Ｒとが作る角の大きさをΦとする。同様に、図３の状態において、導電球１５の中心点Ｃ２を通る重力方向を示す直線をＭ２としたときに、直線Ｍ２と接点Ｓ１における導電球１５の半径ｒとが作る角の大きさをθとする。

傾斜検出器１０の中心を貫きＭＹ軸に平行な直線を回転の軸として、傾斜検出器１０に対して図３で示すＡの方向に回転を与えた場合、導電球１５が電極１２と電極１３の間から電極１３上に転がり出るときのＭＸ軸の重力方向に対しての回転角度の大きさはθとなる。また、ＭＸ軸が重力方向に対して平行であり電極１３が重力方向に位置する状態（図示せず）から、傾斜検出器１０の中心を貫きＭＹ軸と平行な軸を回転の軸として図３で示すＢの方向に回転を与えた場合、導電球１５が電極１３上から電極１２と電極１３との間に転がり込むときの回転角度の大きさは（９０°−Φ）となる。また、図３において、空間１４の断面が真円となる場合、中心点Ｃ１は空間１４の中心点となり、曲率半径Ｒは空間１４の半径となる。この場合、直線Ｍ１は直線Ｍ２と同一の直線となり、電極１２と電極１３との間の距離が短ければ短いほどΦとθの大きさの差が小さくなり、また、導電球１５の半径ｒの長さが長ければ長いほどΦとθの大きさの差が小さくなる。

図８に、電極４２、電極４３及び導電球４５を有する傾斜検出器４０の３つの状態を示す。図８−（ａ）は、ＭＸ軸が重力の方向に対して垂直の状態にあるときを示す。このとき、導電球４５は電極４２及び電極４３に接し、電極４２と電極４３との間は導通の状態にある。図８−（ｂ）は、図８−（ａ）の状態から電極４３が電極４２に対して重力方向に位置するようになる方向にＭＸ軸をθ１の角度だけ回転させた状態である。θ１は導電球４５が電極４２と電極４３との間の隙間から転がり出るときの角度である。すなわち、電極４２と電極４３とが導通の状態から非導通の状態に変化するときの傾斜検出器４０の傾斜の状態が図８−（ｂ）で示す傾斜の状態である。図８−（ｃ）は、ＭＸ軸が重力の方向に平行となっている状態（図示せず）から図８−（ｂ）の説明とは逆の方向に（９０°−Φ１）の角度だけ回転させた状態である。（９０°−Φ１）は導電球４５が電極４２と電極４３との間の隙間に転がり込むときの角度である。すなわち、電極４２と電極４３とが非導通の状態から導通の状態に変化するときの傾斜検出器４０の傾斜の状態が図８−（ｃ）で示す傾斜の状態である。

図９に、電極５２、電極５３及び導電球５５を有する傾斜検出器５０の３つの状態を示す。図８に示した傾斜検出器４０と傾斜検出器５０の違いは一対の電極間の距離の違いである。傾斜検出器４０の電極４２と電極４３との間の距離は図８−（ａ）に示すようにｂ１であり、傾斜検出器５０の電極５２と電極５３との間の距離は図９−（ｂ）に示すようにｂ２であり、ｂ１＞ｂ２である。導電球４５の半径ｒ１と導電球５５の半径ｒ２とは同じ長さである。図９−（ａ）は、ＭＸ軸が重力の方向に対して垂直の状態にあるときを示す。このとき、導電球５５は電極５２及び電極５３に接し、電極５２と電極５３との間は導通の状態にある。図９−（ｂ）は、図９−（ａ）の状態から電極５３が電極５２に対して重力方向に位置するようになる方向にＭＸ軸をθ２の角度だけ回転させた状態である。θ２は導電球５５が電極５２と電極５３との間の隙間から転がり出るときの角度である。すなわち、電極５２と電極５３とが導通の状態から非導通の状態に変化するときの傾斜検出器５０の傾斜の状態が図９−（ｂ）で示す傾斜の状態である。図９−（ｃ）は、ＭＸ軸が重力の方向に平行となっている状態（図示せず）から図９−（ｂ）の説明とは逆の方向に（９０°−Φ２）の角度だけ回転させた状態である。（９０°−Φ２）は導電球５５が電極５２と電極５３との間の隙間に転がり込むときの角度である。すなわち、電極５２と電極５３とが非導通の状態から導通の状態に変化するときの傾斜検出器５０の傾斜の状態が図９−（ｃ）で示す傾斜の状態である。図８及び図９を比較して分かるように、一対の電極間の距離が短いほうが、該一対の電極が導通の状態から非導通の状態に変わるときの傾斜検出器の重力の方向に対しての傾き量と該一対の電極が非導通の状態から導通の状態に変わるときの傾斜検出の重力の方向に対しての傾き量との差が小さくなる。

図１０に、電極６２、電極６３及び導電球６５を有する傾斜検出器６０の３つの状態を示す。図９に示した傾斜検出器５０と傾斜検出器６０の違いは導電球の半径の違いである。図９−（ａ）及び図１０−（ａ）からわかるように、導電球５５の半径ｒ２と導電球６５の半径ｒ３とは、ｒ２＜ｒ３の関係にある。図１０−（ａ）は、ＭＸ軸が重力の方向に対して垂直の状態にあるときを示す。このとき、導電球６５は電極６２及び電極６３に接し、電極６２と電極６３との間は導通の状態にある。図１０−（ｂ）は、図１０−（ａ）の状態から電極６３が電極６２に対して重力方向に位置するようになる方向にＭＸ軸をθ３の角度だけ回転させた状態である。θ３は導電球６５が電極６２と電極６３との間の隙間から転がり出るときの角度である。すなわち、電極６２と電極６３とが導通の状態から非導通の状態に変化するときの傾斜検出器６０の傾斜の状態が図１０−（ｂ）で示す傾斜の状態である。図１０−（ｃ）は、ＭＸ軸が重力の方向に平行となっている状態（図示せず）から図１０−（ｂ）の説明とは逆の方向に（９０°−Φ３）の角度だけ回転させた状態である。（９０°−Φ３）は導電球６５が電極６２と電極６３との間の隙間に転がり込むときの角度である。すなわち、電極６２と電極６３とが非導通の状態から導通の状態に変化するときの傾斜検出器６０の傾斜の状態が図１０−（ｃ）で示す傾斜の状態である。図９及び図１０を比較して分かるように、導電球の直径が長いほうが、一対の電極が導通の状態から非導通の状態に変わるときの傾斜検出器の重力の方向に対しての傾き量と該一対の電極が非導通の状態から導通の状態に変わるときの傾斜検出の重力の方向に対しての傾き量との差が小さくなる。

図１１に傾斜検出器４０、５０及び６０のそれぞれについての回転角度に対しての導通の状態（ＯＮで示す）及び非導通の状態のイメージを示す。図１１において、ＯＮと記載している部分が導通の状態を示す部分である。

次に、モーションセンサー１の動作について説明する。導電球１５、２５及び３５は、重力、慣性力及びモーションセンサー１に与えられる衝撃による反動によりそれぞれの存在する空間１４、２４または３４内を移動する。しかしながら、基本的には導電球１５、２５及び３５は重力方向に位置しようとする。従って、モーションセンサー１が静止しＭＺ軸とＺ軸の方向が一致している状態（図１の状態）において、傾斜検出器１０の導電球１５は電極１２及び電極１３の双方に接し電極１２と電極１３とが導通の状態（図４（ｂ）の状態）にある。傾斜検出器２０の導電球２５は電極２２及び電極２３の双方に接し電極２２と電極２３とが導通の状態（図４（ｂ）の状態）にある。傾斜検出器３０の導電球３５は重力方向にある電極３２のみに接し電極３２と電極３３とが非導通の状態（図４（ａ）の状態）にあることになる。

図５及び図６は、図１の状態からＭＸ軸を回転の軸としてモーションセンサー１を所定の角度回転させたときの傾斜検出器２０及び傾斜検出器３０の状態を示したものである。図５は、傾斜検出器２０において電極２２と電極２３とが導通の状態から非導通の状態に変化した付近の状態を示したものである。図６は図５の状態から更に回転させ、傾斜検出器３０において電極３２と電極３３とが非導通の状態から導通の状態に変化した付近の状態を示したものである。傾斜検出器２０における導通の状態から非導通の状態への変化、及び傾斜検出器３０における非導通の状態から導通の状態への変化はモーションセンサー１からの出力信号として伝えられ、該出力信号から、「導電球２５が電極２２と電極２３との間の隙間から転がりだす角度」から「導電球３５が電極３２と電極３３との間の隙間に転がり込む角度」への回転がＭＸ軸を軸としてモーションセンサー１に発生したことを知ることができる。

図５及び図６に図示していないが、傾斜検出器１０における電極１２と電極１３との間はＭＸ軸を回転の軸として回転させている状態においては常に導通の状態にある。図７は、ＭＸ軸を回転の軸としたときの傾斜検出器１０、２０及び３０の導通の状態（ＯＮで示す）及び非導通の状態の変化の例を示したものである。この変化の状態が、ＭＸ軸を回転の軸としてモーションセンサー１を回転させたときに検出される状態となる。

（第２実施形態）
本実施形態は、４個以上の傾斜検出器を有するモーションセンサーの例である。図１２にモーションセンサー２の概略ブロック図を示す。図１２に示すようにモーションセンサー２の主な構成要素は、ｎ個の傾斜検出器（傾斜検出器１００１、１００２、・・・、１００３）、制御部３００１及び記憶部３００２である。ｎ個の傾斜検出器の中の３個は、第１実施形態で示した傾斜検出器１０、２０及び３０と同じ向きに設置されている。他の傾斜検出器は、第１実施形態で示した傾斜検出器１０、２０及び３０と異なる向きに設置されている。傾斜検出器１００１、１００２、・・・、１００３の出力信号２００１、２００２、・・・、２００３は制御部３００１及び記憶部３００２に入力されている。制御部３００１と記憶部３００２との間はバス２００４により接続されている。また、制御部３００１はホスト機器との通信機能を備え、制御部３００１とホスト機器とは外部接続信号２００５により接続される。外部接続信号２００５は、ホスト機器との通信に必要な信号線とモーションセンサー２の測定値を外部に出力するための信号線とを有する。

モーションセンサー２の測定値は、出力信号２００１、２００２、・・・、２００３の値又は出力信号２００１、２００２、・・・、２００３を基に算出した所定の計測値として外部接続信号２００５を用いて出力される。所定の計測値とは、たとえば、Ｚ軸を重力方向に平行においたときのＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸に対してのＭＸ軸、ＭＹ軸及びＭＺ軸それぞれの傾斜角度である。制御部３００１は、出力信号２００１、２００２、・・・、２００３の状態を監視すると共に所定の計測値の算出を行う。また、制御部３００１によりバス２００４を介して所定の計測値を記憶部３００２に書き込むことで、所定の計測値の履歴を残すことが可能となる。

また、記憶部３００２は出力信号２００１、２００２、・・・、２００３の値を記憶することができる。記憶部３００２は記憶する信号を設定する記憶モードレジスター（図示せず）を有し、制御部３００１によりバス２００４を介して記憶モードレジスターに所定の値が書き込まれることで記憶部３００２に記憶される信号の指定が行われる。たとえば、記憶モードレジスターが、はじめは出力信号２００１の値を記憶するように設定され、その後、出力信号２００１の値の変化を検出したときに出力信号２００１、２００２、・・・、２００３の値を記憶するように設定されることで、出力信号２００１の変化が無い状態において記憶する信号の数を減らすことができ、記憶部３００２の記憶容量を有効に使用することが可能となる。このように、制御部３００１が出力信号２００１の監視を行い、出力信号２００１の変化に合わせて記憶モードレジスターの値を書き換えることで、記憶部３００２の記憶容量を有効に使用しながら、記憶する信号の種類をダイナミックに変更することができる。

制御部３００１が記憶部３００２に対してどのような制御を行うかは、モーションセンサー２の計測目的に合わせて予め制御部３００１に設定をしておいてもよい。また、外部接続信号２００５を介してホスト機器から制御部３００１が行う制御手順の設定を行えるようにしておいてもよい。いずれにしても、モーションセンサー２は、モーションセンサー２を取付ける測定対象の動きを考慮した履歴を記憶部３００２に残すことができる。

以上、本発明の実施形態について説明を行ったが、本発明は上述した実施形態に限られたものではない。たとえば、出力信号２００１、２００２、・・・、２００３をホスト装置に出力し、記憶部３００２の制御をホスト装置が行うようにしてもよい。

１…モーションセンサー、１０、２０、３０、４０、５０、６０…傾斜検出器、１２、２２、３２、４２、５２、６２…電極、１３、２３、３３、４３、５３、６３…電極、１４、２４、３４、４４、５４、６４…空間、１５、２５、３５、４５、５５、６５…導電球、１００１〜１００３…傾斜検出器、２００１〜２００３…出力信号、２００４…バス、２００５…外部接続信号、３００１…制御部、３００２…記憶部。

Claims

凹部を有する第１の電極、前記第１の電極と同じ形状を有する第２の電極及び第１の導電球を有する第１の傾斜検出器と、
凹部を有する第３の電極、前記第３の電極と同じ形状を有する第４の電極及び第２の導電球を有する第２の傾斜検出器と、
凹部を有する第５の電極、前記第５の電極と同じ形状を有する第６の電極及び第３の導電球を有する第３の傾斜検出器と、を含み、
前記第１の傾斜検出器は、前記第１の電極の前記凹部と前記第２の電極の前記凹部とが対向し、前記第１の電極及び前記第２の電極が第１の距離をおいて第１の軸に垂直な面に対して面対称となるように配置され、前記第１の導電球は、前記第１の電極及び前記第２の電極の間の空間内を可動し、前記第１の電極と前記第２の電極との間を導通の状態又は非導通の状態にさせ、
前記第２の傾斜検出器は、前記第３の電極の前記凹部と前記第４の電極の前記凹部とが対向し、前記第３の電極及び前記第４の電極が第２の距離をおいて前記第１の軸に直交する第２の軸に垂直な面に対して面対称となるように配置され、前記第２の導電球は、前記第３の電極及び前記第４の電極の間の空間内を可動し、前記第３の電極と前記第４の電極との間を導通の状態又は非導通の状態にさせ、
前記第３の傾斜検出器は、前記第５の電極の前記凹部と前記第６の電極の前記凹部とが対向し、前記第５の電極及び前記第６の電極が第３の距離をおいて前記第１の軸及び前記第２の軸の双方に直交する第３の軸に垂直な面に対して面対称となるように配置され、前記第３の導電球は、前記第５の電極及び前記第６の電極の間の空間内を可動し、前記第５の電極と前記第６の電極との間を導通の状態又は非導通の状態にさせ、
前記第１の距離は前記第１の導電球の直径よりも短い距離であり、
前記第２の距離は前記第２の導電球の直径よりも短い距離であり、
前記第３の距離は前記第３の導電球の直径よりも短い距離であることを特徴とするモーションセンサー。
更に、
前記第１の軸又は前記第１の軸に対して平行となる軸に少なくともひとつの第４の傾斜検出器が配置され、
前記第２の軸又は前記第２の軸に対して平行となる軸に少なくともひとつの第５の傾斜検出器が配置され、
前記第３の軸又は前記第３の軸に対して平行となる軸に少なくともひとつの第６の傾斜検出器が配置され、
前記第４の傾斜検出器は、凹部を有する第７の電極、前記第７の電極と同じ形状を有する第８の電極及び第４の導電球を有し、前記第７の電極の前記凹部と前記第８の電極の前記凹部とが対向し、前記第７の電極及び前記第８の電極が第４の距離をおいて前記第１の軸に垂直な面以外の任意の面の中のひとつの面に対して面対称となるように配置され、前記第４の導電球は、前記第７の電極及び前記第８の電極の間の空間内を可動し、前記第７の電極と前記第８の電極との間を導通の状態又は非導通の状態にさせ、
前記第５の傾斜検出器は、凹部を有する第９の電極、前記第９の電極と同じ形状を有する第１０の電極及び第５の導電球を有し、前記第９の電極の前記凹部と前記第１０の電極の前記凹部とが対向し、前記第９の電極及び前記第１０の電極が第５の距離をおいて前記第１の軸に直交する第２の軸に垂直な面以外の任意の面の中のひとつの面に対して面対称となるように配置され、前記第５の導電球は、前記第９の電極及び前記第１０の電極の空間内を可動し、前記第９の電極と前記第１０の電極との間を導通の状態又は非導通の状態にさせ、
前記第６の傾斜検出器は、凹部を有する第１１の電極、前記第１１の電極と同じ形状を有する第１２の電極及び第６の導電球を有し、前記第１１の電極の前記凹部と前記第１２の電極の前記凹部とが対向し、前記第１１の電極及び前記第１２の電極が第６の距離をおいて前記第１の軸及び前記第２の軸の双方に直交する第３の軸に垂直な面以外の任意の面の中のひとつの面に対して面対称となるように配置され、前記第６の導電球は、前記第１１の電極及び前記第１２の電極の間の空間内を可動し、前記第１１の電極と前記第１２の電極との間を導通の状態又は非導通の状態にさせ、
前記第４の距離は前記第４の導電球の直径よりも短い距離であり、
前記第５の距離は前記第５の導電球の直径よりも短い距離であり、
前記第６の距離は前記第６の導電球の直径よりも短い距離であることを特徴とする請求項１に記載のモーションセンサー。
前記第１の傾斜検出器、前記第２の傾斜検出器、前記第３の傾斜検出器、前記第４の傾斜検出器、前記第５の傾斜検出器及び前記第６の傾斜検出器の中の少なくともふたつが円筒状の容器に収納されていることを特徴とする請求項２に記載のモーションセンサー。
前記第１の傾斜検出器、前記第２の傾斜検出器、前記第３の傾斜検出器、前記第４の傾斜検出器、前記第５の傾斜検出器及び前記第６の傾斜検出器の中の少なくともひとつの傾斜検出器の出力信号の履歴を記憶することを特徴とする請求項２又は３に記載のモーションセンサー。
前記履歴は、前記出力信号が所定の値となった場合に、前記第１の傾斜検出器、前記第２の傾斜検出器、前記第３の傾斜検出器、前記第４の傾斜検出器、前記第５の傾斜検出器及び前記第６の傾斜検出器の出力信号の履歴を記憶することを特徴とする請求項４に記載のモーションセンサー。