JPH04242795A

JPH04242795A - 曲げ角度検出器及び該検出器を用いた電子楽器

Info

Publication number: JPH04242795A
Application number: JP2083704A
Authority: JP
Inventors: Takamichi Masubuchi; 増渕　孝道
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 1990-03-30
Filing date: 1990-03-30
Publication date: 1992-08-31
Anticipated expiration: 2013-03-11
Also published as: US5216193A; JP2725433B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】「産業上の利用分野」この発明は、人間の手の指、手首、肘、肩等の肢体各部
の関節の曲げ角度を検出する曲げ角度検出器および該検
出器を用いた電子楽器に関するものである。

「従来の技術」周知のように、自然楽器は、弦や鍵盤を弾いたり、管を
吹いて音を出すのが一般的であり、また、電子楽器の多
くは、鍵盤を弾くことによって楽音を発生していた。

ここで、人間の自然な動作に基づいて楽音を発生するこ
とができれば、従来の楽器における弾くという感覚を離
れて、演奏を行うことができ、新たな演奏上の楽しみや
、新たな演奏効果を奏することができる。しかしながら
、従来は、弾くという概念を離れた楽器がなく、このた
め新たな電子楽器の開発が望まれていた。

例えば、手の指、手首、肘、肩等の曲げ運動は、日常的
な自然な動作であるとともに、ダンス等の振り付けにも
多く用いられている。したがって、これらの動きに基づ
いて楽音を制御することができれば、動作やダンスに合
わせた楽音制御を、楽器を弾くという意識なしに行うこ
とができる。

そこで、本出願人は、弾くという概念を離れて、人間の
手や足の曲げに応じて楽音を制御することができる電子
楽器を先に提案している（特開平１−１６７８９１号）
。この電子楽器において、関節の曲げ角度を検出する曲
げ角度検出器は、第１０図に示すような構造となってい
た。すなわち、手の指の関節を挾むようにケーシング１
と２が各々固定され、これら各ケーシング１、２内に抵
抗板３、４が各々配置され、さらに、これら各抵抗板３
、４に対して、両端のブラシが各々接触するように摺動
板５が移動自在に設けらた構造となっている。そして、
第１０図（イ）に示すように指を伸ばした状態から、同
図（ロ）に示すように指を折り曲げると、ケーシング１
と２の間の距離（指に沿った距離）が伸び、この結果、
摺動板５の両端のブラシが、抵抗板３、４上を移動し、
いわゆる直線スライド型可変抵抗器と同様にな動作原理
で、抵抗値が変化する。この抵抗値の変化に基づいて、
指の曲げ角度が検出される。

「発明が解決しようとする課題」ところで、上述した従来の電子楽器に用いられる曲げ角
度検出器においては、肢体の関節を挾む２箇所にケーシ
ング１、２を各々固定しなければならないため、装着や
取り外しが面倒であるばかりか、肢体の円滑な動作が妨
げられるという問題があり、さらに、抵抗板３、４に対
して摺動板５が摺動するという可動機構を有する構造で
あるため、必然的に厚み寸法や、重量が大となってしま
うという問題があった。

この発明は上述した事情に鑑みてなされたもので、電気
的に接続される箇所が１箇所で済み、肢体への装着や取
り外しが容易で、肢体の円滑な動作を妨げることがなく
、さらに可動機構が一切無く、薄くて軽量な曲げ角度検
出器及び該検出器を用いた電子楽器を提供することを目
的としている。

「課題を解決するための手段」上記目的を達成するために、この発明による曲げ角度検
出器は、可撓性を有するベース部材と、前記ベース部材
の片面あるいは両面に設けられ、前記ベース部材の曲げ
に応じて抵抗が変化する可撓性を有する抵抗体と、前記
抵抗体の抵抗変化に基づいて前記ベース部材の曲げ角度
を検出する検出回路とを具備し、前記抵抗体を、前記ベ
ース部材の基端部において前記検出回路と電気的に接続
したことを特徴としている。

また、上記曲げ角度検出器を用いた電子楽器においては
、肢体の関節を覆うように装着される伸縮自在な装着具
と、前記装着具に設けられ、前記関節の曲げ伸ばしに応
じて前記ベース部材が曲がるように、前記ベース部材を
収納する収納袋と、前記抵抗体と電気的に接続された検
出回路から出力される関節の曲げ角度に応じた信号に基
づいて楽音信号を形成する楽音形成手段とを具備するこ
とを特徴としている。

「作用」上記構成の曲げ角度検出器によれば、ベース部材に設け
られた抵抗体の抵抗値の変化に基づいて、曲げ角度が検
出される。また、上記構成の曲げ角度検出器を用いた電
子楽器によれば、肢体の関節の曲げ角度に応じた楽音が
発音される。

「実施例」以下、図面を参照し、この発明の実施例について説明す
る。

第１図および第２図はこの発明の一実施例の構成を示す
図である。これらの図において、１０は伸縮自在な布地
から縫製された手袋型の装着具であり、この装着具１０
の甲の部分には、同じ布地のカバー１１が縫い付けられ
て、２重になっており、これにより、各指毎に独立した
収納袋１１ａ〜１１ｅが設けられている。これら各収納
袋１１ａ〜１１ｅ内には、第３図および第４図に示すよ
うな検出素子１２が各々収納されている。これらの図に
おいて、１３は十分な絶縁性と可撓性を有する長尺薄板
状のベース部材であり、このベース部材１３に上面と下
面には、往路と復路を有するＵ字状の抵抗体１４ａと１
４ｂが各々設けられている。

そして、ベース部材１３の基端部に設けられた抵抗体１
４ａと１４ｂの各端部の接続端子には、リード線１５ａ
〜１５ｄが各々接続され、さらにリード線１５ａ〜１５
ｄの接続部分を覆うようにカバー１９が設けられている
。上記の抵抗体１４ａと１４ｂは、可撓性を有すると共
に、伸縮に応じて抵抗値か変化する素子材料（例えば、
カーボン粉末）によって構成されている。これにより、
ベース部材１３が第５図（イ）に示すように平らな状態
から、同図（ロ）に示すように曲がると、上面側の抵抗
体１４ａは伸びて抵抗値が大きくなり、下面側の抵抗体
１４ｂは縮んで抵抗値が小さくなる。このようなベース
部材１３の曲げ角度に応じて生じる抵抗体１４ａと１４
ｂの抵抗値の変化が、第６図に示す検出回路によって検
出される。第６図において、１６は抵抗体１４ａと１ｂ
の抵抗値変化を電圧値に変換する信号変換部であり、抵
抗Ｒ１とＲ２の各一端を電源電圧−Ｖに接続し、抵抗Ｒ
１とＲ２各他端を抵抗体１４ａと１４ｂの各一端に各々
接続し、抵抗体１４ａと１４ｂの各他端を接地したブリ
ッジ接続回路になっている。そして、抵抗Ｒ１と抵抗体
１４ａの接続点Ｐａと、抵抗Ｒ２と抵抗体１４ｂの接続
点Ｐｂとの間の電圧が、オペアンプ１７と、抵抗Ｒ３〜
Ｒ７と、可変抵抗器ＶＲ１〜ＶＲ２によって構成される
差動増幅器１８によって検出され、この差動増幅器１８
の出力電圧が、ベース部材１３の曲げ角度に応じた検出
電圧Ｖｓとして出力端子Ｔｏｕｔから出力される。なお
、可変抵抗器ＶＲ１はオフセットゲイン調整用であり、
抵抗体１４ａと１４ｂの抵抗値が等しいときに、検出電
圧Ｖｓ＝０になるように調整される。またＶＲ２はゲイ
ン調整用であり、検出電圧Ｖｓの大きさを調整するため
のものである。

次に、上述した曲げ角度検出器を電子楽器に適用した場
合の構成について第７図を参照して説明する。

この図において、２０−１〜２０−５は、右手の親指〜
小指の）各指の曲げ角度を各々検出する曲げ角度検出器
、２０−６〜２０−１０左手の親指〜小指の各指の曲げ
角度を各々検出する曲げ角度検出器であり、これらは、
第１図に示す手袋型の装着具１０の各収納袋１１ａ〜１
１ｅ内に各々収納された検出素子１２（第３図および第
４図参照）と、第６図に示す検出回路等によって各々構
成されている。

上記曲げ角度検出器２０−１〜２０−１０から各々出力
された検出電圧Ｖｓは、Ａ／Ｄコンバータ２１１〜２１
−１０に供給される。Ａ／Ｄコンバータ２１−１〜２１
−１０は、曲げ角度検出器、２０−１〜２０−１０から
各々供給される検出電圧Ｖｓを所定ビットのデジタルデ
ータに変換するものであり、これにより得られたデータ
は、マルチプレクサ２２へ供給される。マルチプレクサ
２２は、そのセレクト端子に供給されるチャンネル・セ
レクト信号ＣＳに基づいて、１０チャネル分のＡ／Ｄコ
ンバータ２１−１〜２１−１０から各々出力されるデー
タのいずれかを択一選択して出力する。また、２４はＣ
ＰＵ（中央処理装置）、２５はＣＰＵ２４で用いられる
プログラムが記憶されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）
、２６はワークエリアとして用いられるＲＡＭ（ランダ
ムアクセスメモリ）である。ＣＰＵ２４は、マルチプレ
クサ２２に供給するチャンネル・セレクト信号ＣＳを順
次変化させ、Ａ／Ｄコンバータ２１−１〜２１−１０の
出力データを高速でスキャンし、これにより得られた各
チャンネル毎のデータを、音量データＡＭＰ１０〜ＡＭ
Ｐ１０として逐次ＲＡＭ１２６に格納する。また、２７
は１０チャンネル分の楽音信号を時分割で生成するＴＧ
（トーンジェネレータ）であり、予め各チャンネル毎に
割り当てられた音高（Ｃ１〜Ｅ２）であって、ＣＰＵ２
４から供給された各チャンネル毎の音量データＡＭＰ１
〜ＡＭＰ１０に応じたレベルの楽音信号を順次サウンド
システム２８へ供給する。サウンドシステム２８はＴＧ
２７から供給された楽音信号を増幅するアンプと、この
アンプで増幅される楽音信号によって駆動されるスピー
カとによって構成されている。

次に、上述した構成による電子楽器の動作について、第
８図に示すフローチャートを参照して説明する。

まず、図示せぬ電源スイッチが投入されると、ＣＰＵ２
４はステップＳＰ１において初期設定を行った後、ステ
ップＳＰ２へ進み、処理すべきチャンネルを示す値ｉを
１に設定する。次いで、ステップＳＰ３へ進み、右手親
指の曲げ角度を検出する曲げ角度検出器２０−１を指定
するためのチャンネル・セレクト信号ＣＳをマルチプレ
クサ２２へ供給し、これにより曲げ角度検出器２０−１
から供給されたデータを音量データＡＭＰ１としてＲＡ
Ｍ２６に格納する。そして、次のステップＳＰ４に進み
、ＴＧ２７の第１チャンネルに対して音量データＡＭＰ
１を供給する。これにより、第１チャンネルに割り当て
られたＣ１の音高であって、右手親指の曲げ角度に応じ
た音量の楽音がサウンドシステム２８のスピーカから発
音される。この場合、指を深く折り曲げる程、音量デー
タＡＭＰ１の値が大となるので、それに応じてサウンド
システム２８から発せられる音量も大きくなる。次に、
ステップＳＰ５へ進み、処理すべきチャンネルを示す値
ｉを１だけインクリメントしてステップＳＰ６へ進む。

このステップＳＰ６においては、値ｉ＞１０となったか
否かが判定され、値ｉ＞１０であると判断された場合は
、次のステップＳＰ７へ進み、値ｉが１０以下であると
判断された場合は、ステップＳＰ３へ戻る。これにより
、ステップＳＰ６において値ｉ＞１０と判断されるまで
、上述したステップＳＰ３〜ＳＰ５を繰り返し実行し、
そして、１０チャンネル分の処理を実行した後、ステッ
プＳＰ７において、その他の処理を実行し、再びステッ
プＳＰ２へ戻る。

以上により、右手の親指〜小指と、左手の親指〜小指を
１本ずつ折り曲げることにより、音高がＣ１〜Ｅ２まで
変化し、されに各指を深く折り曲げる程、各指に対応し
た音高の音が大きく発音される。この適用例のおいては
、どの指を折り曲げるかによって音高が指定され、各指
の曲げ角度に応じて音量が変化するように構成したが、
リバーブなどの効果や、他の楽音パラメータを制御する
ようにしてもよい。さらに、抵抗体１４ａ、１４ｂの抵
抗値の単位時間当たりの変化率を求めて、各指を曲げる
速度に応じて、種々の楽音パラメータを制御するように
しても構わない。

次に、この発明のその他の実施例について説明する。ま
ず、手首関節の曲げ角度を検出するためには、第９図に
示すように、手袋型の装着具１０の手首関節を覆う部分
の甲側に、収納袋１１ｆを設け、この収納袋１１ｆ内に
検出素子１２を配置すればよい。また、肘や肩関節の曲
げ角度を検出するためには、これらの関節の部分を覆う
サポータ状の装着具に、収納袋を設け、この収納袋内に
検出素子１２を配置すればよい。同様に、ひざ、足首等
の関節の曲げ角度を検出することも勿論可能である。

なお、上述した曲げ角度検出器は、電子楽器のみならず
、例えば、マジックハンドの遠隔操作や、人間の動作解
析等を行う際にも勿論利用することができる。

「発明の効果」以上説明したように、この発明による曲げ角度検出器に
よれば、電気的に接続する箇所が１箇所で済むため、肢
体への装着や取り外しが容易に行え、肢体の円滑な動作
を妨げることがなく、さらに可動機構が一切無いので、
薄型化と軽量化を図ることができる。また、上記曲げ角
度検出器を用いた電子楽器によれば、肢体の関節を覆う
ように装着される伸縮自在な装着具に設けられた収納袋
にベース部材を収納することにより、関節の曲げ角度に
応じた楽音を発音することができるという効果が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による曲げ角度検出器の構
成を示す斜視図、第２図は第１図の部分断面図、第３図
は同実施例の要部の構成を示す斜視図、第４図は第３図
の一部を拡大して示した斜視図、第５図（イ）および（
ロ）は同実施例の検出原理を説明するための部分断面図
、第６図は同実施例の検出回路の構成を示す回路図、第
７図はこの発明の一実施例による曲げ角度検出器を用い
た電子楽器の構成を示すブロック図、第８図は同電子楽
器の動作を説明するためのフローチャート、第９図はこ
の発明の他の実施例の構成を示す斜視図、第１０図（イ
）および（ハ）は従来の曲げ角度検出器の概略構成を示
す図である。１０……装着具、１１ａ〜１１ｅ……収納袋、１２……
検出素子、１３……ベース部材、１４ａ、１４ｂ……抵
抗体、１６……信号変換部、１８……差動増幅器。出願人　ヤマハ株式会社

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
記材の片面あるいは両面に設けられ、前記ベース部材の
曲げに応じて抵抗が変化する可撓性を有する抵抗体と、前記抵抗体の抵抗変化に基づいて前記ベース部材の曲げ
角度を検出する検出回路とを具備し、前記抵抗体を、前
記ベース部材の基端部において前記検出回路と電気的に
接続したことを特徴とする曲げ角度検出器。
【請求項２】肢体の関節を覆うように装着される伸縮自
在な装着具と、前記装着具に設けられ、前記関節の曲げ伸ばしに応じて
前記ベース部材が曲がるように、前記ベース部材を収納
する収納袋と、前記抵抗体と電気的に接続された検出回路から出力され
る関節の曲げ角度に応じた信号に基づいて楽音信号を形
成する楽音形成手段とを具備することを特徴とする曲げ
角度検出器を用いた電子楽器。