專利名稱：操作器及其操作方法
技術領域：
本發明涉及一種與演奏者揮動的方向對應地改變發光顏色的操作器及其操作方法。
背景技術：
以前，提出了一種組裝有加速度傳感器和發光體的顯示裝置，是與相對于地球的重力方向的微小位置變化、以重力方向為基準的往返運動等的物理量變化對應地切換發光體的發光顏色并將物理量的變化識別為顏色變化的棒狀的顯示裝置(特開2004-133365號 公報)。但是，在特開2004-133365號公報所揭示的棒狀的顯示裝置中，只是發光顏色根據相對于重力方向的傾斜而變化，難以判別是否進行了正確的擊打。
發明內容
本發明就是鑒于這樣的狀況而提出的，其目的在于提供一種與相對于設置在棒自身的軸的移動方向對應地改變發光顏色的操作器及其操作方法。為了達到上述目的，本發明的一個形式的操作器的特征在于包括棒狀的保持構件；取得在包含上述保持構件的長度方向的軸在內的相互垂直的3個軸各自的方向上產生的加速度的加速度傳感器；安裝在上述保持構件上的發光體；與上述加速度傳感器取得的上述3個軸各自的上述加速度對應地控制上述發光體的發光的發光控制部。另外，本發明的一個形式的操作方法是操作器的操作方法，該操作器具有棒狀的保持構件；取得在包含該保持構件的長度方向的軸在內的相互垂直的3個軸各自的方向上產生的加速度的加速度傳感器；與上述3個軸分別對應地設置在上述保持構件上并能夠以各自不同的發光形態進行發光的多個發光體，該操作方法的特征在于包括從上述加速度傳感器取得在上述3個軸各自的方向上產生的加速度的步驟；與上述3個軸各自的加速度對應地控制對應的上述發光體各自的發光的發光控制步驟。
圖I是表示本發明的實施方式的電子樂器的結構的框圖。圖2是表示本發明的實施方式的棒型操作器21的結構的框圖。
圖3是表示本發明的實施方式的棒型操作器21的外觀結構的立體圖。圖4是表示本發明的實施方式的棒型操作器21的詳細結構的框圖。圖5是表示本發明的實施方式的加速度用發光顏色表的圖。圖6是表示本發明的實施方式的從CPU63向LED64R發送驅動數據時的結構的圖。圖7是表示本發明的實施方式的棒型操作器21的擊打的例子的圖。圖8是表示本發明的實施方式的棒型操作器21的擊打的例子的圖。圖9是表示本發明的實施方式的角速度用發光顏色表的圖。 圖10是表示本發明的實施方式的在棒型操作器21中執行的處理的流程圖。圖11是表示本發明的實施方式的發光控制處理的流程圖。
具體實施例方式下面，參照
本發明的實施方式。圖I是表示本發明的實施方式的電子樂器的結構的框圖。如圖I所示，本實施方式的電子樂器10具備用于由演奏者拿在手里揮動的在長度方向延伸的棒型操作器21 ;用于產生音樂的發音部22。發音部22具有CPU (中央處理單元)31、接口(I/F) 32、ROM (只讀存儲器)33、RAM (隨機存取存儲器)34、總線35、顯示部36、輸入部37和音響系統38，并經由總線35將它們連接起來。棒型操作器21如在圖2中后述的那樣，具有加速度傳感器61、角速度傳感器62、CPU63、LED64、紅外線通信裝置65等。CPU31執行電子樂器10全體的控制。例如CPU31執行以下的各種處理等控制電子樂器的發音部22 ;根據檢測出對構成輸入部37的鍵開關(未圖示)的操作進行控制；根據經由I/F32接收到的來自棒型操作器21的數據(例如音符開事件)，進行控制而產生音樂。I/F32接收音符開事件等來自棒型操作器21的數據，并存儲在RAM34中，并且向CPU31通知數據的接收。在I/F32中設置有紅外線通信裝置51，發音部22通過由I/F32的紅外線通信裝置51接收棒型操作器21所發出的紅外線，能夠接收來自棒型操作器21的數據。另外，數據的通信并不限于紅外線通信，可以是任意的方法(無線通信等)。R0M33存儲各種處理程序。例如，將用于發揮以下各種功能等的各種處理程序存儲在R0M33中電子樂器10整體的控制，特別是電子樂器的發音部22的控制；檢測對構成輸入部37的鍵開關(未圖示)的操作；根據經由I/F32接收到的音符開事件等，產生音樂。另夕卜，R0M33包含存儲各種音色的波形數據，例如長笛、薩克斯、喇叭等管樂器、鋼琴等鍵盤樂器、吉他等弦樂器、大鼓、鐃鈸、軍鼓、銅鈸、等打擊樂器的波形數據的波形數據區。RAM34存儲從R0M33讀出的程序、在處理過程中產生的數據、參數等各種數據。在處理過程中產生的數據包含輸入部37的開關的操作狀態、經由I/F32接收到的傳感器值等、樂首的發首狀態(發首標志)等。顯示部36例如由液晶顯示裝置構成，能夠作為圖像而顯示所選擇的音色、音量等。另外，輸入部37具有各種開關(未圖示)。音響系統38具備音源部41、音頻電路42和揚聲器43。音源部41依照來自CPU31的指示，從R0M33的波形數據區讀出波形數據，生成音樂數據并輸出。音頻電路42將從音源部41輸出的音樂數據變換為模擬信號,對變換后的模擬信號進行放大,輸出到揚聲器43。由此，從揚聲器43輸出音樂。
圖2是表示本實施方式的棒型操作器21的結構的框圖。如圖2所示，棒型操作器21具備加速度傳感器61、角速度傳感器62、CPU63、LED64、紅外線通信裝置65、R0M66、RAM67、接口( I/F) 68 和輸入部 69。加速度傳感器61例如是靜電電容型或壓電電阻元件型的3軸傳感器，能夠分別輸出后述的表示在X、Y、Z的3個軸方向上分別產生的加速度的加速度值。另外，加速度傳感器61被設置在棒型操作器21的演奏者手持的根部側和作為相反側的前端側。角速度傳感器62例如是具備陀螺儀的傳感器，能夠分別輸出后述的表示圍繞X、Y、Z的3個軸分別產生的角速度的角速度值。另外，角速度傳感器62被設置棒型操作器21的演奏者手持的根部側和作為相反側的前端側。另外，角速度傳感器62的位置并不限于前端側，也可以配置在根部側。CPU63執行棒型操作器21整體的控制。例如CPU63取得加速度傳感器61輸出的 加速度值和角速度傳感器62輸出的角速度值。這樣，CPU63根據該加速度值和角速度值，控制LED64R、LED64G和LED64B的發光。另外，CPU63檢測出基于該加速度值的音樂的發音定時，決定與該加速度值符合的音量，生成音符開事件。另外，CPU63執行控制而經由I/F68和紅外線通信裝置65發送音符開事件。LED64 具有紅色的 LED64R、綠色的 LED64G 和藍色的 LED64B。LED64R、64G、64B 根據來自CPU63的驅動的控制進行發光。依照從CPU63經由后述的驅動電路71 (參照圖6)發送的驅動數據，執行LED64R、64G、64B的驅動的控制。紅外線通信裝置65被設置在棒型操作器21的根部側端部，通過經由后述的I/F68向發音部22側的紅外線通信裝置51發送紅外線，而從棒型操作器21向發音部22發送數據。R0M66存儲各種處理程序。例如，將用于發揮以下各種功能等的各種處理程序存儲在R0M66中取得棒型操作器21的加速度傳感器61輸出的加速度值和角速度傳感器62輸出的角速度值；根據該加速度值和角速度值控制LED64R、64G、64B的發光；根據該加速度值檢測出音樂的發音定時；依照該加速度值決定音量；生成音符開事件；進行控制而經由I/F68和紅外線通信裝置65發送音符開事件。RAM67存儲加速度值和角速度值等在處理中取得或生成的值、后述的表這樣的各種數據。I/F68依照來自CPU63的指示，向紅外線通信裝置65輸出數據。此外，輸入部69具有開關(未圖示)。圖3是表示本發明的實施方式的棒型操作器21的外觀結構的立體圖。在圖3中，Y軸是與棒型操作器21的長度方向的軸一致的軸。X軸是與配置加速度傳感器61的基板(未圖示)平行，并且與Y軸垂直的軸。另外，Z軸是分別與X軸和Y軸垂直的軸。本實施方式的加速度傳感器61能夠取得X軸、Y軸、Z軸各自的成分的加速度值。在圖3中，圍繞X軸的旋轉角311是在演奏者手持棒型操作器21時從演奏者看圍繞左右軸的旋轉角，因此稱為間距角。間距角是表示棒型操作器21相對于X-Y平面傾斜怎樣程度的角速度312。間距角由于演奏者手持棒型操作器21的例如根部側的部位300并在上下方向上揮動而發生變化。另外，在圖3中，圍繞Y軸的旋轉角321是演奏者手持棒型操作器21時從演奏者看圍繞前后軸的旋轉角，因此稱為卷動角。卷動角是表示棒型操作器21圍繞Y軸旋轉怎樣程度的角度322。卷動角由于演奏者手持棒型操作器21的例如根部側的部位300并以手腕為軸左右轉動而發生變化。另外，在圖3中，圍繞Z軸的旋轉角331是演奏者手持棒型操作器21時從演奏者看圍繞上下軸的旋轉角，因此稱為偏轉角。偏轉角是表示棒型操作器21圍繞Y-Z軸旋轉怎樣程度的角度332。偏轉角由于演奏者手持棒型操作器21的例如根部側的部位300并以手腕為軸左右揮動而發生變化。圖4是表示本發明的實施方式的棒型操作器21的詳細結構的框圖。另外，在圖4中，詳細說明在圖2中說明了的結構的一部分。CPU63在由加速度傳感器61檢測出X軸方向的加速度的情況下，生成用于按照與該X軸方向的加速度的大小對應的亮度使LED64R發光的驅動數據，并發送到LED64R。另·夕卜，CPU63在由加速度傳感器61檢測出Y軸方向的加速度的情況下，生成用于按照與該Y軸方向的加速度的大小對應的亮度使LED64G發光的驅動數據，并發送到LED64G。另外，CPU63在由加速度傳感器61檢測出Z軸方向的加速度的情況下，生成用于按照與該Z軸方向的加速度的大小對應的亮度使LED64B發光的驅動數據，并發送到LED64B。另外，在棒型操作器21為靜止狀態的情況下，LED64R、64G、64B熄滅，因此，加速度傳感器61設定為不檢測重力加速度。在此，說明根據加速度決定發光顏色的方法。CPU63參照存儲在R0M66中的加速度用發光顏色表(圖5)決定發光顏色。圖5是表示本發明的實施方式的加速度用發光顏色表的圖。根據圖5，X軸與紅色對應，Y軸與綠色對應，Z軸與藍色對應，CPU63通過參照加速度用發光顏色表，選擇與在各軸方向上產生的加速度對應的LED64，將驅動數據發送到LED64。另外，在X軸和Y軸上產生加速度的情況下的發光顏色是紅色和綠色的合成色即黃色，在Y軸和Z軸上產生加速度的情況下的發光顏色是綠色和藍色的合成色即青色，在X軸和Z軸上產生加速度的情況下的發光顏色是紅色和藍色的合成色即洋紅色。另外，在X軸、Y軸和Z軸上產生加速度的情況下的發光顏色是紅色、綠色和藍色的合成色即白色。在此，參照圖6，說明CPU63向LED64R、64G、64B發送驅動數據時的結構。圖6是表示從CPU63向LED64R發送驅動數據時的結構的圖。另外，對于LED64G、64B，與LED64R相同，因此省略圖示。CPU63經由驅動電路71，輸出作為驅動數據的PWM (Pulse Width Modulation :脈沖寬度調制)波形70，并發送到LED64R。LED64R經由電阻72接地。CPU63按照與由加速度傳感器61取得的加速度的大小對應的占空比，輸出PWM波形70。在此，CPU63在加速度的大小為規定值a以上的情況下，將PWM波形70的占空比設為100%而輸出。另外，CPU63在加速度的大小為被看作為0的值(以下簡記為“0”)的情況下，將PWM波形70的占空比設為0%并輸出。另外，CPU63在加速度的大小比0大并小于規定值a的情況下,進行輸出使得加速度的大小越大，占空比越大。驅動電路71在PWM波形70的占空比為100%的情況下，構成為LED64R、64G、64B以最大亮度發光，在為0%的情況下，構成為LED64R、64G、64B不發光。另外，在占空比比0大并且小于100%的情況下，構成為占空比越大，則LED64R、64G、64B的亮度越大。
因此，例如如圖7所示，在棒型操作器21只在Y軸方向進行了擊打的情況，即，從演奏者側看沒有在上下方向(Z軸方向)和左右方向(X軸方向)抖動的情況下，只有LED64G發光。另外，Y軸方向的加速度越大，則LED64G的亮度越大。例如，如圖8所示，在棒型操作器21的Y方向的擊打上加上Z軸方向的擊打的情況，即，從演奏者看沒有在左右方向(X軸方向)上抖動的情況下，LED64G、64B發光。在該情況下，LED64以綠色和藍色的合成色即青色發光。這時，在Y軸方向的加速度的大小比Z軸方向的加速度的大小大的情況下，綠色的亮度比藍色的亮度大，因此，即使是青色，綠色的比例也比較多。因此，在2個以上的軸方向上產生了加速度的情況下，成為紅色、綠色和藍色的任意一個合成色，但與各軸的加速度的大小對應地，合成色的色調比例變化。但是，在棒型操作器21的X軸、Y軸和Z軸的全部3個軸上產生的加速度為0的情況(等速運動的情況)下，CPU63針對全部3個軸按照0%地輸出基于加速度的PWM波形，·因此，LED64R、64G、64B的任意一個都不發光。因此，在該情況下，CPU63與角速度傳感器62檢測出的角速度的大小對應地，進行控制而使LED64發光。在此，再次參照圖4，說明基于角速度傳感器62的發光顏色。CPU63在由角速度傳感器62檢測出圍繞X軸的角速度的情況下，向LED64G和LED64B發送用于使LED64G和LED64B以與圍繞該X軸的角速度的大小對應的亮度發光的驅動數據。在此，說明這樣做的理由。例如，在只在棒型操作器21的Y軸和Z軸上產生加速度的情況下(在該情況下，只產生圍繞X軸的角速度)，如在圖8中上述的那樣，LED64以青色發光。但是，在該狀態下成為等速運動的情況下，LED64熄滅，但棒型操作器21進行圍繞X軸的等角速度運動。因此，為了維持青色的發光，CPU63向LED64G、LED64B發送驅動數據。同樣，CPU63在角速度傳感器62檢測出圍繞Y軸的角速度的情況下，向LED64R和LED64B發送用于使LED64R和LED64B以與圍繞該Y軸的角速度的大小對應的亮度發光的驅動數據。另外，CPU63在角速度傳感器62檢測出圍繞Z軸的角速度的情況下，向LED64R和LED64G發送用于使LED64R和LED64G以與圍繞該Z軸的角速度的大小對應的亮度發光的驅動數據。在角速度的情況下CPU63向LED64R、64G、64B發送驅動數據時的結構與在加速度的情況下對于上述圖6的說明一樣。具體地說，CPU63按照與角速度傳感器62取得的角速度的大小對應的占空比輸出PWM波形70。在此，CPU63在角速度的大小為規定值P以上的情況下，將PWM波形70的占空比設為100%而輸出。另外，CPU63在角速度的大小為0的情況下，將PWM波形70的占空比設為0%而輸出。另外，CPU63在角速度的大小比0大并且小于規定值P的情況下，進行輸出使得角速度的大小越大，則占空比越大。在此，說明根據角速度決定發光顏色的方法。CPU63參照存儲在R0M66中的角速度用發光顏色表(圖9)決定發光顏色。圖9是表示本實施方式的角速度用發光顏色表的圖。根據圖9，X軸與綠色和藍色的合成色即青色對應，Y軸與紅色和藍色的合成色即洋紅色對應，Z軸與紅色和綠色的合成色即黃色對應，CPU63通過參照加速度用發光顏色表，選擇與在各軸方向上產生的角速度對應的LED64，將驅動數據發送到LED64。以下，說明本實施方式的棒型操作器21的CPU63執行的處理。圖10是表示在本實施方式的棒型操作器21中執行的處理的流程圖。在步驟SlOl中，棒型操作器21的CPU63執行包含RAM67的數據區域等的初始化處理。在步驟S102中，CPU63進行開關處理。在開關處理中，CPU63例如執行以下的處理。CPU63依照輸入部69的開關操作，執行要發音的音樂的音色的設定等。CPU63將指定的音色的信息存儲在RAM67中。 在步驟S103中，CPU63從加速度傳感器61取得加速度值并存儲在RAM67中。如上所述，在本實施方式中，加速度傳感器61是3軸傳感器，CPU63取得X軸、Y軸和Z軸的成分的各加速度值，并存儲在RAM67中。在步驟S104中，CPU63從角速度傳感器62取得角速度值，并存儲在RAM67中。如上所述，CPU63取得圍繞X軸、Y軸和Z軸的各角速度值，并存儲在RAM67中。在步驟S105中，CPU63執行發光控制處理。將在后面參照圖11說明發光控制處理。CPU63在發光控制處理結束時，將處理轉移到步驟S102，循環執行以后的處理。圖11是表示本發明的實施方式的發光控制處理的流程圖。在步驟S201中，CPU63讀出存儲在RAM67中的加速度值，判斷在X軸、Y軸和Z軸的全部3個軸中加速度是否為O。在該判斷為NO的情況下，CPU63將處理轉移到步驟S202，在YES的情況下，CPU63將處理轉移到步驟S203。在步驟S202中，CPU63按照與讀出的X軸、Y軸和Z軸的3軸成分各自的加速度的大小對應的占空比，輸出PWM波形。具體地說，如上所述，CPU63在該加速度值的大小為規定值a以上的情況下，將PWM波形的占空比設為100%而輸出。另外，CPU63在該加速度值的大小為0的情況下，將PWM波形的占空比設為0%而輸出。另外，CPU63在該加速度值的大小大于0并且小于規定值a的情況下,進行輸出使得加速度的大小越大,則占空比越大。在步驟S203中，CPU63按照與讀出的X軸、Y軸和Z軸的3個軸成分各自的角速度值的大小對應的占空比，輸出PWM波形。具體地說，如上所述，CPU63按照與由角速度傳感器62取得的角速度的大小對應的占空比輸出PWM波形。在此，CPU63在角速度的大小為規定值@以上的情況下，將PWM波形的占空比設為100%而輸出。另外，CPU63在角速度的大小為0的情況下，將PWM波形的占空比設為0%而輸出。另外，CPU63在角速度的大小比0大并且小于規定值P的情況下，進行輸出使得角速度的大小越大，則占空比越大。在本實施方式中，CPU63在由加速度傳感器61取得的加速度值在棒型操作器21的X軸、Y軸和Z軸的3個軸中的至少一個軸中不是0的情況下，按照與取得了 0以外的加速度值的軸對應的顏色使LED64發光。因此，例如在棒型操作器21只在Y軸方向上被擊打的情況，即，從演奏者側看沒有在上下方向(Z軸方向)和左右方向(X軸方向)抖動的情況下，只有LED64G發光，因此，LED以綠色發光。另外，在棒型操作器21的Y方向的擊打上加上Z軸方向的擊打的情況，S卩，從演奏者看沒有在左右方向(X軸方向)上抖動的情況下，LED64G、64B發光，因此，LED64以綠色和藍色的合成色即青色發光。以上，LED64的發光顏色與向X軸、Y軸和Z軸的3個軸振動棒型操作器21的方向對應地發生變化，因此，演奏者能夠直觀地掌握棒型操作器21的擺動的方向。另外，也能夠作為用于在鼓演奏中維持穩定的擊打的訓練裝置而應用。
進而，有時在音樂酒吧等昏暗的舞臺上進行鼓演奏，能夠發揮用發光顏色表現棒型操作器21的軌跡這樣的即興效果。另外，在本實施方式中，CPU63按照與加速度值的大小對應的亮度使LED64發光。因此，不只是棒型操作器21的擺動的方向，演奏者還能夠直觀地掌握擺動的強弱。另外，在本實施方式中，CPU63在由加速度傳感器61取得的加速度值在X軸、Y軸和Z軸的全部3個軸中都為0的情況下，按照與由角速度傳感器62取得了角速度值的軸對應的顏色使LED64發光。例如，在棒型操作器21只在Y軸方向和Z軸方向上被擊打而以青色發光的過程中成為等速運動的情況下，CPU63判斷為是圍繞X軸的等角速度運動，而維持青色的發光。因此，在等速運動的情況下，也能夠維持LED64的發光顏色。另外，在本實施方式中，CPU63按照與角速度值的大小對應的亮度使LED64發光。因此，不只是棒型操作器21的擺動的方向，演奏者還能夠直觀地掌握擺動的速度。在本實施方式中，將棒型操作器21設為電子樂器(電子鼓)的棒進行了說明，但并不限于此，也能夠安裝在指揮者的指揮棒、棒球的球棒、劍道的竹刀、高爾夫的球棒等上。由此，能夠將棒型操作器21應用于以確認擺動、發射的定時等為目的的產品中。以上，說明了本發明的若干個實施方式，但這些實施方式只不過是示例，并不是要限定本發明的技術范圍。本發明能夠采取其他的各種實施方式，進而，在不脫離本發明的宗旨的范圍內，能夠進行省略、置換等各種變更。這些實施方式及其變形包含在本說明書所記載的發明的范圍和宗旨內，并且包含在權利要求所記載的發明及其等價范圍內。
權利要求
1.一種操作器，其特征在于， 包括 棒狀的保持構件； 取得在包含上述保持構件的長度方向的軸在內的相互垂直的3個軸各自的方向上產生的加速度的加速度傳感器； 分別與上述3個軸對應地設置在上述保持構件上，并能夠以各自不同的發光形態進行發光的多個發光體； 與上述加速度傳感器取得的上述3個軸各自的加速度對應地控制對應的上述發光體各自的發光的發光控制部。
2.根據權利要求I所述的操作器，其特征在于 上述發光控制部具有加速度發光控制部，該加速度發光控制部以與所述取得的在3個軸各自的方向上產生的加速度的大小對應的亮度，使對應的上述發光體各自發光。
3.根據權利要求I所述的操作器，其特征在于 上述多個發光體的發光顏色分別不同。
4.根據權利要求2所述的操作器，其特征在于 上述操作器還具備取得圍繞上述3個軸的各個軸產生的角速度的角速度傳感器，上述發光控制部還具備角速度發光控制部，該角速度發光控制部以與所述取得的圍繞3個軸中的各個軸產生的角速度的大小對應的亮度,使對應的上述發光體各自發光。
5.根據權利要求3所述的操作器，其特征在于 上述發光控制部還具備 判別部，判別上述加速度傳感器取得的上述3個軸各自的加速度是否全部為O ; 切換部，在上述判別部檢測出上述3個軸各自的加速度全部不為O的情況下，通過上述加速度發光控制部使上述發光體各自發光，在檢測出上述3個軸各自的加速度全部為O的情況下，通過上述角速度發光控制部使上述發光體各自發光。
6.一種操作器的操作方法，該操作器具有棒狀的保持構件；取得在包含該保持構件的長度方向的軸在內的相互垂直的3個軸各自的方向上產生的加速度的加速度傳感器；與上述3個軸分別對應地設置在上述保持構件上并能夠以各自不同的發光形態進行發光的多個發光體，該操作方法的特征在于包括 從上述加速度傳感器取得在上述3個軸各自的方向上產生的加速度的步驟； 與上述3個軸各自的加速度對應地控制對應的上述發光體各自的發光的發光控制步驟。
全文摘要
本發明的棒型操作器(21)具備取得在X軸、Y軸、Z軸各自的方向上產生的加速度的加速度傳感器(61)；LED(64)，安裝在棒型操作器(21)上，與加速度傳感器(61)取得的X軸、Y軸、Z軸各自的加速度值對應地進行發光；控制LED(64)的發光的CPU(63)。進而，CPU(63)在加速度傳感器(61)取得的加速度值在棒型操作器(21)的X軸、Y軸、Z軸的3個軸中的至少一個軸中不是被看作為0的值的情況下，以與取得了被看作為0的值以外的加速度值的軸對應的顏色使LED(64)發光。
文檔編號G10H1/32GK102956226SQ20121028725
公開日2013年3月6日 申請日期2012年8月13日 優先權日2011年8月11日
發明者上原直隆 申請人:卡西歐計算機株式會社