(57)【要約】  【課題】  物体の多方向に亘る姿勢状態検出可能とする姿勢検出センサを提供すること。  【解決手段】  それぞれ異なる電圧若しくは信号等が入力される複数の入力電極と当該入力電極と近接する位置に配置された複数の検出電極と、当該入力電極および検出電極とを収容する収容空間を有したケース体と、当該収容空間内において移動可能に収容された導電性を有する導電性部材とを有した姿勢検出センサであって、前記ケース体の姿勢に応じて前記何れかの入力電極と前記何れかの検出電極とが前記導電性部材を介して互いに導通し、前記複数の検出電極により検出されたそれぞれの電圧若しくは信号の組み合わせに応じて、前記ケース体の姿勢が判定されるようになっていること。【選択図】図１
2005140702.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ異なる電圧若しくは信号等が入力される複数の入力電極と当該入力電極と近接する位置に配置された複数の検出電極と、当該入力電極および検出電極とを収容する収容空間を有したケース体と、当該収容空間内において移動可能に収容された導電性を有する導電性部材とを有した姿勢検出センサであって、
前記ケース体の姿勢に応じて前記何れかの入力電極と前記何れかの検出電極とが前記導電性部材を介して互いに導通し、前記複数の検出電極により検出されたそれぞれの電圧若しくは信号の組み合わせに応じて、前記ケース体の姿勢が判定されるようになっていることを特徴とする姿勢検出センサ。
【請求項２】
内部に６つの頂点を有した８面体形状の収容空間を有するケース体と、当該ケース体内において移動自在に収容された導電性部材とを有し、
前記８面体形状の収容空間を構成する各内面はそれぞれ三角形状を成しており、当該内面の内の２面は、それぞれ異なる電圧若しくは信号が入力される入力電極であって互いに対向する位置に配置されており、
前記内面の内、隣り合う２面を導通させて形成した一の検出用電極と、当該一の検出用電極と対向する位置において隣り合う２面を導通させて形成した他の検出用電極を有し、
前記内面の内、一辺が前記一方の前記入力電極を構成する面と接し、他の一辺が前記一方の検出用電極を構成する面と接し、他の一辺が他の検出用電極の検出用電極を構成する面と接する一の絶縁面と、当該絶縁面と対向する位置に設けられ、一辺が他方の前記入力電極を構成する面と接し、他の一辺が前記他方の検出用電極を構成する面と接し、他の一辺が前記一方の検出用電極の検出用電極を構成する面と接する他の絶縁面となっていることを特徴とする姿勢検出センサ。
【請求項３】
前記入力電極に対して所定の電圧若しくは信号を入力し、前記検出電極に入力された電圧若しくは信号を検出する制御を行う制御手段を有したことを特徴とする請求項１又は２記載の姿勢検出センサ。
【請求項４】
前記検出電極に入力された電圧若しくは信号に基づいて、前記ケース体の姿勢を判定するようになっていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項記載の姿勢検出センサ。
【請求項５】
前記判定されたケース体の姿勢に関する情報を、無線通信手段によって出力するようになっていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項記載の姿勢検出センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、物体の姿勢等を検知することができるセンサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、物体の姿勢を検出する手段として、所謂傾斜センサが知られている。当該傾斜センサとして特開平７−１９０７６１号公報（特許文献１）に開示された技術が知られている。これは図５, ６の如く、半球状の収納体１０とその上を塞ぐ蓋部材９とその中に封じ込まれた導電性体１１から構成されたものである。収納体１０の内面には４分割された膜状の電極１２〜１５が設けられており、蓋部材の下面には膜状の電極１６が設けられている。
図５に示されているように、本体１が半時計方向に一定角度を超えて傾いた時、導電性体１１が収納体１０と蓋部材９に接する位置（点線の位置１１ａ）に至り、電極１６と電極１２〜１５のいずれかを導通させ、この導通状態を外部に設けた回路によって検出し、本体８の傾斜状態を判断することができるというものである。
【特許文献１】特開平７−１９０７６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
前記傾斜センサで検知できるものは、物体が傾いたか否かということと、どの方向に傾いたかという点である。したがって、物体の上下左右といった全周囲方向へ変化する物体の姿勢は検知する事ができないものであった。
本発明は、このような状況にも鑑みなされたもので、前記傾斜センサの傾斜状態の検出に加え、さらに上下方向など多方向の姿勢状態検出も可能とする姿勢検出センサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本願請求項１記載の姿勢検出センサは、上記目的を達成するため、
それぞれ異なる電圧若しくは信号等が入力される複数の入力電極と当該入力電極と近接する位置に配置された複数の検出電極と、当該入力電極および検出電極とを収容する収容空間を有したケース体と、当該収容空間内において移動可能に収容された導電性を有する導電性部材とを有した姿勢検出センサであって、
前記ケース体の姿勢に応じて前記何れかの入力電極と前記何れかの検出電極とが前記導電性部材を介して互いに導通し、前記複数の検出電極により検出されたそれぞれの電圧若しくは信号の組み合わせに応じて、前記ケース体の姿勢が判定されるようになっている。
【０００５】
本願請求項２記載の姿勢検出センサは、上記目的を達成するため、
内部に６つの頂点を有した８面体形状の収容空間を有するケース体と、当該ケース体内において移動自在に収容された導電性部材とを有し、
前記８面体形状の収容空間を構成する各内面はそれぞれ三角形状を成しており、当該内面の内の２面は、それぞれ異なる電圧若しくは信号が入力される入力電極であって互いに対向する位置に配置されており、
前記内面の内、隣り合う２面を導通させて形成した一の検出用電極と、当該一の検出用電極と対向する位置において隣り合う２面を導通させて形成した他の検出用電極を有し、
前記内面の内、一辺が前記一方の前記入力電極を構成する面と接し、他の一辺が前記一方の検出用電極を構成する面と接し、他の一辺が他の検出用電極の検出用電極を構成する面と接する一の絶縁面と、当該絶縁面と対向する位置に設けられ、一辺が他方の前記入力電極を構成する面と接し、他の一辺が前記他方の検出用電極を構成する面と接し、他の一
辺が前記一方の検出用電極の検出用電極を構成する面と接する他の絶縁面となっている。
【０００６】
本願請求項３記載の姿勢検出センサは、上記目的を達成するため、
前記入力電極に対して所定の電圧若しくは信号を入力し、前記検出電極に入力された電圧若しくは信号を検出する制御を行う制御手段を有する。
【０００７】
本願請求項４記載の姿勢検出センサは、上記目的を達成するため、
前記検出電極に入力された電圧若しくは信号に基づいて、前記ケース体の姿勢を判定するようになっている。
【０００８】
本願請求項５記載の姿勢検出センサは、上記目的を達成するため、
前記判定されたケース体の姿勢に関する情報を、無線通信手段によって出力するようになっている。
【発明の効果】
【０００９】
以上説明したように、本願発明に係る姿勢検出センサは、ケース体の姿勢変化に応じて、ケース体内に収容された導電体が遊動し、姿勢検出センサ内の各頂点を構成する複数の検出電極によって検出される電圧等の組み合わせを判定し、当該組み合わせによってケース体の姿勢状態を検出することができるという効果を有している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は本願発明に係る姿勢検出センサの構造を説明するために、構造を簡略化して記載した説明図である。同図において１は、内部に６つの頂点を有した正８面体形状の収容空間を有した姿勢検出センサを表している。内面が正８面体形状として形成された収容空間であるので、当該収容空間を取り囲む各面は同じ大きさの正三角形状を成している。
本実施の形態では、内面側に銅箔等によって電極面を形成した正三角形板と電極を設けない正三角形板とを、それぞれの辺同士を後述する配列で接合させることにより前記収容空間を形成されている。
また、前記電極面は、後述するように外部から高（Ｈｉ）低（Ｌｏ）２種類の電圧を入力するための電極と、当該電圧等を検知する検出電極となっている。
なお、本実施の形態では、検出電極によってＨｉ、Ｌｏ若しくは０の３種類の電圧を検出するようになっているが、当該電圧に変えてパルス信号、ビット信号等の信号を入力電極によって入力し当該信号を検出電極によって検出するように構成してもよい。
【００１１】
前記電極面と絶縁面の配列を図１を用いて説明する。図１において、ａ〜ｆの符号は正８面体の各頂点を表しており、以下、収容空間に面する正三角形状の各面をａ〜ｆの符号を用いて表すこととする。すなわち、収容空間を構成する正８面体は△ａｃｄ、△ｂｅｆ、△ａｅｆ、△ｂｃｄ、△ａｄｅ、△ｂｄｅ、△ａｃｆ、△ｂｃｆで表される各三角形面によって構成される。
△ａｃｄには入力電圧として略５ｖの電圧（以下、本実施の形態では「Ｈｉ」という）の電圧が掛けられている。△ｂｅｆには、入力電圧として略１ｖの電圧（以下、本実施の形態では「Ｌｏ」という）の電圧が掛けられている。△ａｅｆと△ｂｃｄはともに絶縁面となっている。△ａｄｅと△ｂｄｅは互いに導通した電極面であり、後述するＩＣの検出用端子Ｓ１に接続されている。△ａｃｆと△ｂｃｄも互いに導通した電極面であり、後述するＩＣの検出用端子Ｓ２に接続されている。
また、△ａｄｅと△ｂｄｅおよび△ａｃｆと△ｂｃｆを除き、他の各面同士は互いに絶縁されている。
【００１２】
各電極面、絶縁面の配列は図１に示す通りである。
△ａｄｅと△ｂｄｅは一辺ｄｅで互いに接続され、同電位となる電極面ａｄｂｅ（Ｓ１）を形成している。また、△ａｃｆと△ｂｃｆは一辺ｃｆで互いに接続され、同電位となる電極面ａｃｂｆ（Ｓ２）を形成している。これら電極面ａｄｂｅ（Ｓ１）と電極面ａｃｂｆ（Ｓ２）は互いに対向する位置となるように配置されている。
電極面ａｄｂｅ（Ｓ１）と電極面ａｃｂｆ（Ｓ２）の各一部を構成する辺ａｅと辺ａｆで挟まれた位置には絶縁面△ａｅｆが設けられている。また、電極面ａｄｂｅ（Ｓ１）と電極面ａｃｂｆ（Ｓ２）の各一部を構成する辺ｂｄと辺ｂｃで挟まれた位置には絶縁面△ｂｃｄが設けられている。この状態において、絶縁面△ａｅｆと絶縁面△ｂｃｄは互いに対向（対面）する位置となるように配置されている。
【００１３】
また、電極面ａｄｂｅ（Ｓ１）と電極面ａｃｂｆ（Ｓ２）の各一部を構成する辺ｂｅと辺ｂｆで挟まれた位置にはＬｏ電極面△ｂｅｆが設けられている。また、電極面ａｄｂｅ（Ｓ１）と電極面ａｃｂｆ（Ｓ２）各の一部構成する辺ａｄと辺ａｃで挟まれた位置にはＨｉ電極面△ａｃｄが設けられている。これら、各Ｌｏ電極面△ｂｅｆとＨｉ電極面△ａｃｄは互いに対向する位置関係となるように配置されている。
【００１４】
正８面体に形成された収容空間内の各頂点は、それぞれ４枚の前記何れかの電極面又は絶縁面によって包囲された位置にある。従って、収容空間内において移動する導電性球体３が何れかの頂点部に位置する場合には、当該導電性球体３は当該頂点部を共通の頂点（電極面・絶縁面の頂点）とする何れか４枚の電極面又は絶縁面と接触するようになっている。
各頂点を包囲する（頂点を共通にする）電極面又は絶縁面の組み合わせは以下の通りである。
頂点ａは、Ｈｉ電極面△ａｃｄ、絶縁面△ａｅｆ、検出電極面Ｓ１△ａｄｅおよび検出電極面Ｓ２△ａｃｆによって包囲されている。
頂点ｂは、Ｌｏ電極面△ｂｅｆ、絶縁面△ｂｃｄ、検出電極面Ｓ１△ｂｄｅおよび検出電極面Ｓ２△ｂｃｆによって包囲されている。
頂点ｃは、Ｈｉ電極面△ａｃｄ、絶縁面△ｂｃｄ、検出電極面Ｓ２△ａｃｆおよび検出電極面Ｓ２△ｂｃｆによって包囲されている。
頂点ｄは、Ｈｉ電極面△ａｃｄ、絶縁面△ｂｃｄ、検出電極面Ｓ１△ａｄｅおよび検出電極面Ｓ１△ｂｄｅによって包囲されている。
頂点ｅは、Ｌｏ電極面△ｂｅｆ、絶縁面△ａｅｆ、検出電極面Ｓ１△ａｄｅおよび検出電極面Ｓ１△ｂｄｅによって包囲されている。
頂点ｆは、Ｌｏ電極面△ｂｅｆ、絶縁面△ａｅｆ、検出電極面Ｓ２△ａｃｆおよび検出電極面Ｓ２△ｂｃｆによって包囲されている。
【００１５】
前記収容空間内の各頂点は、前述した組み合わせの各電極面・絶縁面によって構成されており、各頂点は検出電極面Ｓ１との検出電極面Ｓ２の双方若しくは一方の電極面を含んだ面に包囲されており、Ｌｏ電極面又はＨｉ電極面のいずれか一方の電極面電極面を含んだ面に包囲されている。前記各頂点を構成する電極面等に導電性球体３を接触させると、前記検出電極面Ｓ１および検出電極面Ｓ２は、所定の電圧が印加されているＬｏ電極面又はＨｉ電極面と導電性球体を介して導通し、検出電極面Ｓ１および検出電極面Ｓ２によって０（０ボルト）、Ｌｏ（１ボルト）Ｈｉ（５ボルト）のいずれかの電圧が検出される。そして各頂点毎において検出される検出電極面Ｓ１および検出電極面Ｓ２の電圧の組み合わせは以下の通りである（図３参照）。
頂点ａでは、検出電極面Ｓ１がＨｉであり検出電極面Ｓ２がＨｉである。
頂点ｂでは、検出電極面Ｓ１がＬｏであり検出電極面Ｓ２がＬｏである。
頂点ｃでは、検出電極面Ｓ１が０であり検出電極面Ｓ２がＨｉである。
頂点ｄでは、検出電極面Ｓ１がＨｉであり検出電極面Ｓ２が０である。
頂点ｅでは、検出電極面Ｓ１がＬｏであり検出電極面Ｓ２が０である。
頂点ｆでは、検出電極面Ｓ１が０であり検出電極面Ｓ２がＬｏである。
【００１６】
図２は姿勢検出センサの使用例として、正６面体であるサイコロに姿勢検出センサを収容した例を表している。前記姿勢検出センサの各頂点の数は６カ所であり、当該各頂点がサイコロの各面を向くように収容されている。すなわち、下を向いたサイコロ面に対応する姿勢検出センサの頂点に重力によって導電性球体３が接触し、当該導電性球体３の接触によって検出電極面Ｓ１および検出電極面Ｓ２における所定の電圧が検出される。当該検出結果の組み合わせに応じてサイコロがいずれの面を下向きにして静止しているのか（姿勢）が判定できるようになっている。
【００１７】
また、サイコロ４の内部空間には、姿勢検出センサ１の他に当該検出センサの各電極面に対してＨｉ、Ｌｏ所定の電圧を印加し検出電極面Ｓ１、Ｓ２による検出電圧を検知するＩＣ７や、電波等による信号送信装置等の制御回路が形成された回路基板が設置されている。当該制御回路によって、姿勢検出センサ１の姿勢を判定する事が出来るようになっている（図４参照）。
さらに、信号送信装置により発信された無線信号を受信する受信装置が前記サイコロ４とは別体に用意されている。当該受信装置には、制御基板や複数のＬＥＤ等が設けられており、無線信号により受信したサイコロ４の姿勢をＬＥＤ等によって表示することができるようになっている（図示せず）。
【００１８】
また、前記姿勢検出センサ１は、構造が極めて簡単なものであり、１ｃｍ程度の大きさにも形成することができるものである。したがって、小さなサイコロ等にも収容可能である。
また、前記ＩＣ７等を含む制御基板も構成が簡単なものであり、前記姿勢検出センサ１の外側面に形成することができるほど小さく形成することができる。
さらに、電源を搭載せず、磁界を検知するコイルを搭載し、当該コイルに対して作用する磁界によって前記制御回路を駆動し、当該コイルを介して姿勢に関する情報を無線方式により取得する方式を採用してもよい。このようにすることで、磁界の発生等を行う装置上でサイコロを振り、姿勢検出センサの信号を受信してサイコロの目を自動的に判定するような装置を形成することができる。
【産業上の利用可能性】
【００１９】
物体の姿勢検知が必要な全ての用途に利用できる。例えば、サイコロの目を自動的に判別する装置や、姿勢に応じて異なる音声を発する人形、その他の物に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本願発明に係る姿勢検出センサの原理を説明するための説明図である。
【図２】本願発明に係る姿勢検出センサを、サイコロ内に収容した状態を説明するための説明図である。
【図３】本願発明に係る姿勢検出センサの各頂点部分における電極面等の配置を説明するための説明図である。
【図４】本願発明に係る姿勢検出センサの回路ブロック図である。
【図５】従来の傾斜センサの一例を示す正面図である。
【図６】従来の傾斜センサの一例を示す上面図である。
【符号の説明】
【００２１】
１  姿勢検出センサ
３  導電性球体
４  サイコロ
７  ＩＣ
ａ  頂点
ｂ  頂点
ｃ  頂点
ｄ  頂点
ｅ  頂点
ｆ  頂点
【図１】
2005140702.tif 000003
【図２】
2005140702.tif 000004
【図３】
2005140702.tif 000005
【図４】
2005140702.tif 000006
【図５】
2005140702.tif 000007
【図６】
2005140702.tif 000008