CN102956226A - 操作器及其操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明的棒型操作器（21）具备：取得在X轴、Y轴、Z轴各自的方向上产生的加速度的加速度传感器（61）；LED（64），安装在棒型操作器（21）上，与加速度传感器（61）取得的X轴、Y轴、Z轴各自的加速度值对应地进行发光；控制LED（64）的发光的CPU（63）。进而，CPU（63）在加速度传感器（61）取得的加速度值在棒型操作器（21）的X轴、Y轴、Z轴的3个轴中的至少一个轴中不是被看作为0的值的情况下，以与取得了被看作为0的值以外的加速度值的轴对应的颜色使LED（64）发光。

Description

操作器及其操作方法

本申请要求享受2011年8月11日提交的在先日本专利申请No.2011－207494的优先权，其全部内容通过引用被包含于此。

技术领域

本发明涉及一种与演奏者挥动的方向对应地改变发光颜色的操作器及其操作方法。

背景技术

以前，提出了一种组装有加速度传感器和发光体的显示装置，是与相对于地球的重力方向的微小位置变化、以重力方向为基准的往返运动等的物理量变化对应地切换发光体的发光颜色并将物理量的变化识别为颜色变化的棒状的显示装置（特开2004-133365号公报）。

但是，在特开2004-133365号公报所揭示的棒状的显示装置中，只是发光颜色根据相对于重力方向的倾斜而变化，难以判别是否进行了正确的击打。

发明内容

本发明就是鉴于这样的状况而提出的，其目的在于：提供一种与相对于设置在棒自身的轴的移动方向对应地改变发光颜色的操作器及其操作方法。

为了达到上述目的，本发明的一个形式的操作器的特征在于包括：

棒状的保持构件；

取得在包含上述保持构件的长度方向的轴在内的相互垂直的3个轴各自的方向上产生的加速度的加速度传感器；

安装在上述保持构件上的发光体；

与上述加速度传感器取得的上述3个轴各自的上述加速度对应地控制上述发光体的发光的发光控制部。

另外，本发明的一个形式的操作方法是操作器的操作方法，该操作器具有：棒状的保持构件；取得在包含该保持构件的长度方向的轴在内的相互垂直的3个轴各自的方向上产生的加速度的加速度传感器；与上述3个轴分别对应地设置在上述保持构件上并能够以各自不同的发光形态进行发光的多个发光体，该操作方法的特征在于包括：

从上述加速度传感器取得在上述3个轴各自的方向上产生的加速度的步骤；

与上述3个轴各自的加速度对应地控制对应的上述发光体各自的发光的发光控制步骤。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式的电子乐器的结构的框图。

图2是表示本发明的实施方式的棒型操作器21的结构的框图。

图3是表示本发明的实施方式的棒型操作器21的外观结构的立体图。

图4是表示本发明的实施方式的棒型操作器21的详细结构的框图。

图5是表示本发明的实施方式的加速度用发光颜色表的图。

图6是表示本发明的实施方式的从CPU63向LED64R发送驱动数据时的结构的图。

图7是表示本发明的实施方式的棒型操作器21的击打的例子的图。

图8是表示本发明的实施方式的棒型操作器21的击打的例子的图。

图9是表示本发明的实施方式的角速度用发光颜色表的图。

图10是表示本发明的实施方式的在棒型操作器21中执行的处理的流程图。

图11是表示本发明的实施方式的发光控制处理的流程图。

具体实施方式

下面，参照附图说明本发明的实施方式。

图1是表示本发明的实施方式的电子乐器的结构的框图。如图1所示，本实施方式的电子乐器10具备：用于由演奏者拿在手里挥动的在长度方向延伸的棒型操作器21；用于产生音乐的发音部22。发音部22具有CPU（中央处理单元）31、接口（I/F）32、ROM（只读存储器）33、RAM（随机存取存储器）34、总线35、显示部36、输入部37和音响系统38，并经由总线35将它们连接起来。棒型操作器21如在图2中后述的那样，具有加速度传感器61、角速度传感器62、CPU63、LED64、红外线通信装置65等。

CPU31执行电子乐器10全体的控制。例如CPU31执行以下的各种处理等：控制电子乐器的发音部22；根据检测出对构成输入部37的键开关（未图示）的操作进行控制；根据经由I/F32接收到的来自棒型操作器21的数据（例如音符开事件），进行控制而产生音乐。

I/F32接收音符开事件等来自棒型操作器21的数据，并存储在RAM34中，并且向CPU31通知数据的接收。在I/F32中设置有红外线通信装置51，发音部22通过由I/F32的红外线通信装置51接收棒型操作器21所发出的红外线，能够接收来自棒型操作器21的数据。另外，数据的通信并不限于红外线通信，可以是任意的方法（无线通信等）。

ROM33存储各种处理程序。例如，将用于发挥以下各种功能等的各种处理程序存储在ROM33中：电子乐器10整体的控制，特别是电子乐器的发音部22的控制；检测对构成输入部37的键开关（未图示）的操作；根据经由I/F32接收到的音符开事件等，产生音乐。另外，ROM33包含存储各种音色的波形数据，例如长笛、萨克斯、喇叭等管乐器、钢琴等键盘乐器、吉他等弦乐器、大鼓、铙钹、军鼓、铜钹、等打击乐器的波形数据的波形数据区。

RAM34存储从ROM33读出的程序、在处理过程中产生的数据、参数等各种数据。在处理过程中产生的数据包含输入部37的开关的操作状态、经由I/F32接收到的传感器值等、乐音的发音状态（发音标志）等。

显示部36例如由液晶显示装置构成，能够作为图像而显示所选择的音色、音量等。另外，输入部37具有各种开关（未图示）。

音响系统38具备音源部41、音频电路42和扬声器43。音源部41依照来自CPU31的指示，从ROM33的波形数据区读出波形数据，生成音乐数据并输出。音频电路42将从音源部41输出的音乐数据变换为模拟信号，对变换后的模拟信号进行放大，输出到扬声器43。由此，从扬声器43输出音乐。

图2是表示本实施方式的棒型操作器21的结构的框图。如图2所示，棒型操作器21具备加速度传感器61、角速度传感器62、CPU63、LED64、红外线通信装置65、ROM66、RAM67、接口（I/F）68和输入部69。

加速度传感器61例如是静电电容型或压电电阻元件型的3轴传感器，能够分别输出后述的表示在X、Y、Z的3个轴方向上分别产生的加速度的加速度值。另外，加速度传感器61被设置在棒型操作器21的演奏者手持的根部侧和作为相反侧的前端侧。

角速度传感器62例如是具备陀螺仪的传感器，能够分别输出后述的表示围绕X、Y、Z的3个轴分别产生的角速度的角速度值。另外，角速度传感器62被设置棒型操作器21的演奏者手持的根部侧和作为相反侧的前端侧。另外，角速度传感器62的位置并不限于前端侧，也可以配置在根部侧。

CPU63执行棒型操作器21整体的控制。例如CPU63取得加速度传感器61输出的加速度值和角速度传感器62输出的角速度值。这样，CPU63根据该加速度值和角速度值，控制LED64R、LED64G和LED64B的发光。另外，CPU63检测出基于该加速度值的音乐的发音定时，决定与该加速度值符合的音量，生成音符开事件。另外，CPU63执行控制而经由I/F68和红外线通信装置65发送音符开事件。

LED64具有红色的LED64R、绿色的LED64G和蓝色的LED64B。LED64R、64G、64B根据来自CPU63的驱动的控制进行发光。依照从CPU63经由后述的驱动电路71（参照图6）发送的驱动数据，执行LED64R、64G、64B的驱动的控制。

红外线通信装置65被设置在棒型操作器21的根部侧端部，通过经由后述的I/F68向发音部22侧的红外线通信装置51发送红外线，而从棒型操作器21向发音部22发送数据。

ROM66存储各种处理程序。例如，将用于发挥以下各种功能等的各种处理程序存储在ROM66中：取得棒型操作器21的加速度传感器61输出的加速度值和角速度传感器62输出的角速度值；根据该加速度值和角速度值控制LED64R、64G、64B的发光；根据该加速度值检测出音乐的发音定时；依照该加速度值决定音量；生成音符开事件；进行控制而经由I/F68和红外线通信装置65发送音符开事件。RAM67存储加速度值和角速度值等在处理中取得或生成的值、后述的表这样的各种数据。

I/F68依照来自CPU63的指示，向红外线通信装置65输出数据。此外，输入部69具有开关（未图示）。

图3是表示本发明的实施方式的棒型操作器21的外观结构的立体图。

在图3中，Y轴是与棒型操作器21的长度方向的轴一致的轴。X轴是与配置加速度传感器61的基板（未图示）平行，并且与Y轴垂直的轴。另外，Z轴是分别与X轴和Y轴垂直的轴。本实施方式的加速度传感器61能够取得X轴、Y轴、Z轴各自的成分的加速度值。

在图3中，围绕X轴的旋转角311是在演奏者手持棒型操作器21时从演奏者看围绕左右轴的旋转角，因此称为间距角。间距角是表示棒型操作器21相对于X-Y平面倾斜怎样程度的角速度312。间距角由于演奏者手持棒型操作器21的例如根部侧的部位300并在上下方向上挥动而发生变化。

另外，在图3中，围绕Y轴的旋转角321是演奏者手持棒型操作器21时从演奏者看围绕前后轴的旋转角，因此称为卷动角。卷动角是表示棒型操作器21围绕Y轴旋转怎样程度的角度322。卷动角由于演奏者手持棒型操作器21的例如根部侧的部位300并以手腕为轴左右转动而发生变化。

另外，在图3中，围绕Z轴的旋转角331是演奏者手持棒型操作器21时从演奏者看围绕上下轴的旋转角，因此称为偏转角。偏转角是表示棒型操作器21围绕Y-Z轴旋转怎样程度的角度332。偏转角由于演奏者手持棒型操作器21的例如根部侧的部位300并以手腕为轴左右挥动而发生变化。

图4是表示本发明的实施方式的棒型操作器21的详细结构的框图。另外，在图4中，详细说明在图2中说明了的结构的一部分。

CPU63在由加速度传感器61检测出X轴方向的加速度的情况下，生成用于按照与该X轴方向的加速度的大小对应的亮度使LED64R发光的驱动数据，并发送到LED64R。另外，CPU63在由加速度传感器61检测出Y轴方向的加速度的情况下，生成用于按照与该Y轴方向的加速度的大小对应的亮度使LED64G发光的驱动数据，并发送到LED64G。另外，CPU63在由加速度传感器61检测出Z轴方向的加速度的情况下，生成用于按照与该Z轴方向的加速度的大小对应的亮度使LED64B发光的驱动数据，并发送到LED64B。

另外，在棒型操作器21为静止状态的情况下，LED64R、64G、64B熄灭，因此，加速度传感器61设定为不检测重力加速度。

在此，说明根据加速度决定发光颜色的方法。CPU63参照存储在ROM66中的加速度用发光颜色表（图5）决定发光颜色。

图5是表示本发明的实施方式的加速度用发光颜色表的图。根据图5，X轴与红色对应，Y轴与绿色对应，Z轴与蓝色对应，CPU63通过参照加速度用发光颜色表，选择与在各轴方向上产生的加速度对应的LED64，将驱动数据发送到LED64。

另外，在X轴和Y轴上产生加速度的情况下的发光颜色是红色和绿色的合成色即黄色，在Y轴和Z轴上产生加速度的情况下的发光颜色是绿色和蓝色的合成色即青色，在X轴和Z轴上产生加速度的情况下的发光颜色是红色和蓝色的合成色即洋红色。另外，在X轴、Y轴和Z轴上产生加速度的情况下的发光颜色是红色、绿色和蓝色的合成色即白色。

在此，参照图6，说明CPU63向LED64R、64G、64B发送驱动数据时的结构。

图6是表示从CPU63向LED64R发送驱动数据时的结构的图。另外，对于LED64G、64B，与LED64R相同，因此省略图示。

CPU63经由驱动电路71，输出作为驱动数据的PWM（Pulse WidthModulation：脉冲宽度调制）波形70，并发送到LED64R。LED64R经由电阻72接地。

CPU63按照与由加速度传感器61取得的加速度的大小对应的占空比，输出PWM波形70。在此，CPU63在加速度的大小为规定值α以上的情况下，将PWM波形70的占空比设为100%而输出。另外，CPU63在加速度的大小为被看作为0的值（以下简记为“0”）的情况下，将PWM波形70的占空比设为0%并输出。另外，CPU63在加速度的大小比0大并小于规定值α的情况下，进行输出使得加速度的大小越大，占空比越大。

驱动电路71在PWM波形70的占空比为100%的情况下，构成为LED64R、64G、64B以最大亮度发光，在为0%的情况下，构成为LED64R、64G、64B不发光。另外，在占空比比0大并且小于100%的情况下，构成为占空比越大，则LED64R、64G、64B的亮度越大。

因此，例如如图7所示，在棒型操作器21只在Y轴方向进行了击打的情况，即，从演奏者侧看没有在上下方向（Z轴方向）和左右方向（X轴方向）抖动的情况下，只有LED64G发光。另外，Y轴方向的加速度越大，则LED64G的亮度越大。

例如，如图8所示，在棒型操作器21的Y方向的击打上加上Z轴方向的击打的情况，即，从演奏者看没有在左右方向（X轴方向）上抖动的情况下，LED64G、64B发光。在该情况下，LED64以绿色和蓝色的合成色即青色发光。这时，在Y轴方向的加速度的大小比Z轴方向的加速度的大小大的情况下，绿色的亮度比蓝色的亮度大，因此，即使是青色，绿色的比例也比较多。

因此，在2个以上的轴方向上产生了加速度的情况下，成为红色、绿色和蓝色的任意一个合成色，但与各轴的加速度的大小对应地，合成色的色调比例变化。

但是，在棒型操作器21的X轴、Y轴和Z轴的全部3个轴上产生的加速度为0的情况（等速运动的情况）下，CPU63针对全部3个轴按照0%地输出基于加速度的PWM波形，因此，LED64R、64G、64B的任意一个都不发光。

因此，在该情况下，CPU63与角速度传感器62检测出的角速度的大小对应地，进行控制而使LED64发光。

在此，再次参照图4，说明基于角速度传感器62的发光颜色。

CPU63在由角速度传感器62检测出围绕X轴的角速度的情况下，向LED64G和LED64B发送用于使LED64G和LED64B以与围绕该X轴的角速度的大小对应的亮度发光的驱动数据。

在此，说明这样做的理由。例如，在只在棒型操作器21的Y轴和Z轴上产生加速度的情况下（在该情况下，只产生围绕X轴的角速度），如在图8中上述的那样，LED64以青色发光。但是，在该状态下成为等速运动的情况下，LED64熄灭，但棒型操作器21进行围绕X轴的等角速度运动。因此，为了维持青色的发光，CPU63向LED64G、LED64B发送驱动数据。

同样，CPU63在角速度传感器62检测出围绕Y轴的角速度的情况下，向LED64R和LED64B发送用于使LED64R和LED64B以与围绕该Y轴的角速度的大小对应的亮度发光的驱动数据。另外，CPU63在角速度传感器62检测出围绕Z轴的角速度的情况下，向LED64R和LED64G发送用于使LED64R和LED64G以与围绕该Z轴的角速度的大小对应的亮度发光的驱动数据。

在角速度的情况下CPU63向LED64R、64G、64B发送驱动数据时的结构与在加速度的情况下对于上述图6的说明一样。

具体地说，CPU63按照与角速度传感器62取得的角速度的大小对应的占空比输出PWM波形70。在此，CPU63在角速度的大小为规定值β以上的情况下，将PWM波形70的占空比设为100%而输出。另外，CPU63在角速度的大小为0的情况下，将PWM波形70的占空比设为0%而输出。另外，CPU63在角速度的大小比0大并且小于规定值β的情况下，进行输出使得角速度的大小越大，则占空比越大。

在此，说明根据角速度决定发光颜色的方法。CPU63参照存储在ROM66中的角速度用发光颜色表（图9）决定发光颜色。

图9是表示本实施方式的角速度用发光颜色表的图。根据图9，X轴与绿色和蓝色的合成色即青色对应，Y轴与红色和蓝色的合成色即洋红色对应，Z轴与红色和绿色的合成色即黄色对应，CPU63通过参照加速度用发光颜色表，选择与在各轴方向上产生的角速度对应的LED64，将驱动数据发送到LED64。

以下，说明本实施方式的棒型操作器21的CPU63执行的处理。

图10是表示在本实施方式的棒型操作器21中执行的处理的流程图。

在步骤S101中，棒型操作器21的CPU63执行包含RAM67的数据区域等的初始化处理。

在步骤S102中，CPU63进行开关处理。在开关处理中，CPU63例如执行以下的处理。CPU63依照输入部69的开关操作，执行要发音的音乐的音色的设定等。CPU63将指定的音色的信息存储在RAM67中。

在步骤S103中，CPU63从加速度传感器61取得加速度值并存储在RAM67中。如上所述，在本实施方式中，加速度传感器61是3轴传感器，CPU63取得X轴、Y轴和Z轴的成分的各加速度值，并存储在RAM67中。

在步骤S104中，CPU63从角速度传感器62取得角速度值，并存储在RAM67中。如上所述，CPU63取得围绕X轴、Y轴和Z轴的各角速度值，并存储在RAM67中。

在步骤S105中，CPU63执行发光控制处理。将在后面参照图11说明发光控制处理。

CPU63在发光控制处理结束时，将处理转移到步骤S102，循环执行以后的处理。

图11是表示本发明的实施方式的发光控制处理的流程图。

在步骤S201中，CPU63读出存储在RAM67中的加速度值，判断在X轴、Y轴和Z轴的全部3个轴中加速度是否为0。在该判断为NO的情况下，CPU63将处理转移到步骤S202，在YES的情况下，CPU63将处理转移到步骤S203。

在步骤S202中，CPU63按照与读出的X轴、Y轴和Z轴的3轴成分各自的加速度的大小对应的占空比，输出PWM波形。

具体地说，如上所述，CPU63在该加速度值的大小为规定值α以上的情况下，将PWM波形的占空比设为100%而输出。另外，CPU63在该加速度值的大小为0的情况下，将PWM波形的占空比设为0%而输出。另外，CPU63在该加速度值的大小大于0并且小于规定值α的情况下，进行输出使得加速度的大小越大，则占空比越大。

在步骤S203中，CPU63按照与读出的X轴、Y轴和Z轴的3个轴成分各自的角速度值的大小对应的占空比，输出PWM波形。

具体地说，如上所述，CPU63按照与由角速度传感器62取得的角速度的大小对应的占空比输出PWM波形。在此，CPU63在角速度的大小为规定值β以上的情况下，将PWM波形的占空比设为100%而输出。另外，CPU63在角速度的大小为0的情况下，将PWM波形的占空比设为0%而输出。另外，CPU63在角速度的大小比0大并且小于规定值β的情况下，进行输出使得角速度的大小越大，则占空比越大。

在本实施方式中，CPU63在由加速度传感器61取得的加速度值在棒型操作器21的X轴、Y轴和Z轴的3个轴中的至少一个轴中不是0的情况下，按照与取得了0以外的加速度值的轴对应的颜色使LED64发光。

因此，例如在棒型操作器21只在Y轴方向上被击打的情况，即，从演奏者侧看没有在上下方向（Z轴方向）和左右方向（X轴方向）抖动的情况下，只有LED64G发光，因此，LED以绿色发光。

另外，在棒型操作器21的Y方向的击打上加上Z轴方向的击打的情况，即，从演奏者看没有在左右方向（X轴方向）上抖动的情况下，LED64G、64B发光，因此，LED64以绿色和蓝色的合成色即青色发光。

以上，LED64的发光颜色与向X轴、Y轴和Z轴的3个轴振动棒型操作器21的方向对应地发生变化，因此，演奏者能够直观地掌握棒型操作器21的摆动的方向。

另外，也能够作为用于在鼓演奏中维持稳定的击打的训练装置而应用。

进而，有时在音乐酒吧等昏暗的舞台上进行鼓演奏，能够发挥用发光颜色表现棒型操作器21的轨迹这样的即兴效果。

另外，在本实施方式中，CPU63按照与加速度值的大小对应的亮度使LED64发光。

因此，不只是棒型操作器21的摆动的方向，演奏者还能够直观地掌握摆动的强弱。

另外，在本实施方式中，CPU63在由加速度传感器61取得的加速度值在X轴、Y轴和Z轴的全部3个轴中都为0的情况下，按照与由角速度传感器62取得了角速度值的轴对应的颜色使LED64发光。

例如，在棒型操作器21只在Y轴方向和Z轴方向上被击打而以青色发光的过程中成为等速运动的情况下，CPU63判断为是围绕X轴的等角速度运动，而维持青色的发光。

因此，在等速运动的情况下，也能够维持LED64的发光颜色。

另外，在本实施方式中，CPU63按照与角速度值的大小对应的亮度使LED64发光。

因此，不只是棒型操作器21的摆动的方向，演奏者还能够直观地掌握摆动的速度。

在本实施方式中，将棒型操作器21设为电子乐器（电子鼓）的棒进行了说明，但并不限于此，也能够安装在指挥者的指挥棒、棒球的球棒、剑道的竹刀、高尔夫的球棒等上。由此，能够将棒型操作器21应用于以确认摆动、发射的定时等为目的的产品中。

以上，说明了本发明的若干个实施方式，但这些实施方式只不过是示例，并不是要限定本发明的技术范围。本发明能够采取其他的各种实施方式，进而，在不脱离本发明的宗旨的范围内，能够进行省略、置换等各种变更。这些实施方式及其变形包含在本说明书所记载的发明的范围和宗旨内，并且包含在权利要求所记载的发明及其等价范围内。

Claims (6)

1.一种操作器，其特征在于，

包括：

棒状的保持构件；

取得在包含上述保持构件的长度方向的轴在内的相互垂直的3个轴各自的方向上产生的加速度的加速度传感器；

分别与上述3个轴对应地设置在上述保持构件上，并能够以各自不同的发光形态进行发光的多个发光体；

与上述加速度传感器取得的上述3个轴各自的加速度对应地控制对应的上述发光体各自的发光的发光控制部。

2.根据权利要求1所述的操作器，其特征在于：

上述发光控制部具有加速度发光控制部，该加速度发光控制部以与所述取得的在3个轴各自的方向上产生的加速度的大小对应的亮度，使对应的上述发光体各自发光。

3.根据权利要求1所述的操作器，其特征在于：

上述多个发光体的发光颜色分别不同。

4.根据权利要求2所述的操作器，其特征在于：

上述操作器还具备取得围绕上述3个轴的各个轴产生的角速度的角速度传感器，

上述发光控制部还具备角速度发光控制部，该角速度发光控制部以与所述取得的围绕3个轴中的各个轴产生的角速度的大小对应的亮度，使对应的上述发光体各自发光。

5.根据权利要求3所述的操作器，其特征在于：

上述发光控制部还具备：

判别部，判别上述加速度传感器取得的上述3个轴各自的加速度是否全部为0；

切换部，在上述判别部检测出上述3个轴各自的加速度全部不为0的情况下，通过上述加速度发光控制部使上述发光体各自发光，在检测出上述3个轴各自的加速度全部为0的情况下，通过上述角速度发光控制部使上述发光体各自发光。

6.一种操作器的操作方法，该操作器具有：棒状的保持构件；取得在包含该保持构件的长度方向的轴在内的相互垂直的3个轴各自的方向上产生的加速度的加速度传感器；与上述3个轴分别对应地设置在上述保持构件上并能够以各自不同的发光形态进行发光的多个发光体，该操作方法的特征在于包括：

从上述加速度传感器取得在上述3个轴各自的方向上产生的加速度的步骤；

与上述3个轴各自的加速度对应地控制对应的上述发光体各自的发光的发光控制步骤。

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