JP2009093641A - ポインティングデバイスまたはデジタイザタブレット用の高さ依存フィルタ、ポインティングデバイスまたはデジタイザタブレットの位置データにおけるジッターを減らす方法、本方法を実行するコンピュータ可読媒体およびドライバ - Google Patents

ポインティングデバイスまたはデジタイザタブレット用の高さ依存フィルタ、ポインティングデバイスまたはデジタイザタブレットの位置データにおけるジッターを減らす方法、本方法を実行するコンピュータ可読媒体およびドライバ Download PDF

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Abstract

【課題】ポインティングデバイスまたはデジタイザタブレット用の高さ依存フィルタ、ポインティングデバイスの位置データにおけるジッターを減らす方法、およびコンピュータ可読媒体を提供する。
【解決手段】ポインタ位置通知用のディスプレイ装置と関連付けられたデジタイザタブレットにおける位置データを安定化させる方法は、タブレット上で画定された座標格子に対してのポインタの現在位置を検知することと、ポインタの現在位置を示す位置信号を出力することを含んでいる。少なくとも1個のフィルタパラメータに基づいて位置信号からノイズがフィルタリングされる。ポインタとタブレット上のある地点との距離が決定され、決定された距離に基づいて位置信号内のジッター量が決定される。前記少なくとも1個のフィルタパラメータが推定されたジッター量に基づいて調整される。
【選択図】図4

Description

本発明は、ポインティングデバイスまたはデジタイザタブレットにより測定および出力される座標を安定させる方法と装置、本装置を含むポインティングデバイスまたはデジタイザタブレット、並びに本方法を実行するコンピュータ可読媒体およびドライバに関する。本発明はまた、ポインティングデバイスまたはデジタイザタブレットのジッターを減らすために有用な高さ依存フィルタにも関する。
ポインティングデバイスは、コンピュータシステム上で描画または指示に用いられるコンピュータ周辺機器である。これらは、平坦な検知領域および付属するポインタで構成される。これらは、検知タブレットおよび通常はペン型またはマウス型であるポインティングツールで構成されたグラフィックタブレットの形式であってよい。グラフィックタブレットはポインティングツールのXおよびY座標の位置と共に、ペン先圧力、ペン傾斜角、ペン軸回転、マウスボタン、マウス回転等の他のパラメータを測定する。ユーザーは、タブレット面上でツールを操作してトレース、描画、筆記、グラフィックデータ操作、またはグラフィカルユーザインターフェース内での指示を行なう。タブレットは通常、ホストコンピュータに取り付けられていて、グラフィックデータは別個の、またはコンピュータと一体型のディスプレイのいずれかで表示される。
ポインティングデバイスの別の形式としてタッチタブレットがある。タッチタブレットは、ポインティングツールとして機能するユーザーの指で触れられていることを検知する表面を有している。タッチタブレットはXおよびY座標位置、ユーザーの指との接触、および接触面積等の他のパラメータを測定する。ユーザーは、通常はディスプレイの前面に配置されているタッチタブレットの表面に触れて、ディスプレイ上のオブジェクトを選択または操作する。
各種の基礎技術を用いて、グラフィックタブレットのポインティングデバイスまたはツール位置を検知することができる。一般的な技術の一つに電磁気があり、タブレット内の一連の検知コイルの両端の信号強度を補間することによりツールの位置を検知する。別の技術として静電気があり、タブレット内の一連の電極の両端の信号強度を補間することによりツールの位置を検知する。タッチタブレットは、ユーザーの指とタブレットの間の容量結合を用いて指の位置を検知することができる。この場合、ユーザーの指の位置は、タブレットの端にある電極における、あるいはタブレットに配置された一連の電極間の信号レベルから補間することができる。電極により生じた電界は、タブレットの表面の上方へ伸びて、表面より上方の座標の測定を可能にする。検知、補間、および結果的に得られた座標位置の送信は、ユーザーが自身の行為をコンピュータのモニタまたはディスプレイ装置上で見ることができるようにリアルタイムに実行される。
タッチタブレットの電極またはグラフィックタブレットのコイルにおける信号強度の検知にはアナログ信号の振幅を測定することが必要であるため、信号は外部ソースからの干渉またはノイズの影響を受けやすい。このノイズは、測定された座標位置における不安定性として出現し、ジッターとして知られる。ジッターは、通常ガウス特性を有するかなり無秩序な分布および任意の与えられた環境に対して予測可能な範囲を有するが、サンプル毎には予測不可能である。
ジッターにはサンプリングの時間スケールと同じ時間スケールがあり、一般に約100〜200Hzである。ユーザーの動作が一般に20Hz未満の時間スケールであるため、各種の低域通過フィルタを用いて2個の信号を分離すること、すなわち外部ソースにより生じたノイズまたは干渉から座標位置信号を分離することができる。しかし、フィルタリングによるアーチファクトをもたらすことを避けるべく相当の努力をしなければならない。フィルタリングによるアーチファクトは、低域通過フィルタリングが位置信号から実際に根拠のあるユーザー入力データを表わす高周波コンテンツを除去する際に生じる。
ポインティングデバイスの表面の上方におけるツールの高さのある範囲のジッターを減らす方法を提供する。本方法は、タブレット面上方のツ−ルも高さを決定することと、決定された高さに基づいてジッター減少フィルタのパラメータを調整することを含んでいる。タブレット面上でのツールの位置を測定し、次いで調整されたジッター減少フィルタを適用してツールの測定された位置をフィルタリングする。次いで、フィルタリングされた位置が通知される。
ポインタの位置を通知するためにディスプレイ装置に関連付けられたデジタイザタブレットの位置データを安定化させる方法も提供する。本方法は、タブレット上で画定された座標格子に対するポインタの現在位置を検知することと、ポインタの現在位置を示す位置信号を出力することを含んでいる。ノイズは、少なくとも1個のフィルタパラメータに基づいて位置信号からフィルタリングされる。タブレット上のある地点からのポインタの距離が決定され、決定された距離に基づいて位置信号内のジッター量が推定される。推定されたジッター量に基づいて前記少なくとも1個のフィルタパラメータが調整される。
ポインタの位置をデジタル化するデジタイザタブレットも提供する。デジタイザタブレットにはポインタの位置を通知するディスプレイ装置が関連付けられている。位置検知ユニットは、タブレットの表面上の座標格子を画定すると共に、座標格子に対してのポインタの現在位置を検知する少なくとも1個の検知素子を含んでいる。位置検知ユニットは次いで、ポインタの現在位置を示す位置信号を出力する。フィルタリングユニットは、少なくとも1個のフィルタパラメータに基づいて位置信号からノイズをフィルタリングする。ジッター決定ユニットは、タブレット上のある地点からのポインタの距離を決定し、決定された距離に基づいて位置信号内のジッター量を推定する。フィルタパラメータ調整ユニットは、ジッター決定ユニットにより推定されたジッター量に基づいて、フィルタリングユニットの少なくとも1個のフィルタパラメータを調整する。
ポインタから受信された位置指示信号を検知するタブレットを有するデジタイザシステムにおける位置データを安定化させて、位置指示信号に応答してポインタの位置を示す位置データ信号を生成する装置も提供する。本装置は、タブレットでポインタから受信された位置指示信号の信号対ノイズ比(SNR)を決定することによりジッターを推定するジッター推定装置と、タブレットにより生成された位置データ信号をフィルタリングするフィルタユニットとを含んでいる。本フィルタユニットは、SNRが大きいと判定された場合は第1のフィルタを適用し、SNRが小さい場合は第2のフィルタを適用する。
上述の方法を実行するコンピュータ可読媒体も提供する。
タブレットポインティングデバイスに関連付けられたシステムドライバも提供する。本システムドライバは、コンピュータにタブレットポインティングデバイスと対話するよう指示する実行可能な命令を含んでいる。本システムドライバに含まれる実行可能命令は、タブレットポインティングデバイスにおける位置データを安定化させる方法を含んでいる。
ここで添付の図面に示す本発明の実施形態および方法について詳述する。図面中、同一参照符号は同一または対応する部材を示す。しかし、本発明のより広範な態様が好適な実施形態および方法との関連において本節で例示および説明する特定の詳細事項、代表的な装置や方法、および説明例に限定されないことに注意されたい。各種の態様に従う本発明は、本明細書の観点から読み取られる添付の請求項において特に指し示され、明確に権利請求されている。
図1と2の比較により最適に示すように、ポインタ104がタブレット表面106に置かれた際にタブレット102(図3A、3B参照)が受信するアナログ電磁信号100は、ポインタ104がタブレット表面106から離された際にタブレット102が受信する信号100’より強い。タブレット102を囲む要素により生じる干渉に起因して、信号対ノイズ比(SNR)はポインタ104がタブレット102から離されるにつれて減少する。従って、タブレット102が検知した位置信号からの干渉の適応フィルタリングを、フィルタリングによるアーチファクトまたはひずみの発生を最小化すべく、異なるSNRに基づいて実行することができる。
図3Aおよび3Bに最適に示すように、ポインタデバイス108はポインタ104、およびタブレット表面106に対するポインタ104の位置を測定すべくタブレット表面106の下に配置されている複数の検知素子110を含むタブレット102を含んでいる。例えば、検知素子110はグラフィックタブレットまたはタッチタブレットと同様に誘導コイルまたは容量センサであってよい。
図4に最適に示すように、ポインタデバイス108(図3A、3B参照)により測定および出力された位置データ内のジッターを減少する装置112は、位置検知ユニット114、高さ決定ユニット116、フィルタリングユニット118、フィルタパラメータ調整ユニット120、および出力ユニット122を含んでいる。
位置検知ユニット114は、図3A、3Bに示すポインタデバイス108の検知素子110によりタブレット表面106上で画定された座標系におけるポインタ104の位置を検知する。位置検知ユニット114は、ポインタ104から受信されたアナログ位置指示信号を検知し、位置指示信号をサンプリングして、サンプリングされた位置指示信号の値に基づいて各サンプルでのポインタ104の位置を決定する。
出力ユニット122は、タブレット表面106に沿ったポインタ104の座標位置を表示する。出力ユニット122は、カーソルを用いてリアルタイムでユーザーにポインタ104位置を通知するコンピュータモニタまたは画面であってよい。
高さ決定ユニット116は、タブレット表面106からのポインタ104の現在の高さを、位置検知ユニット114とは独立に、または位置検知ユニット114から受信された入力に基づいて決定する。例えば、高さ決定ユニット116が位置検知ユニット114から独立している場合、独立したポインタ104との電磁または静電相互作用が、高さ決定ユニット116により所定の電磁または静電場を用いて生成される。このために、タブレット表面106に対するポインタ104の高さを決定すべくポインタ104との相互作用を検知する1個以上の補助電極またはセンサコイル(図示せず)がタブレット102上に配置されている。
あるいは、高さ決定ユニット116は、位置検知ユニット114から受信された入力に基づいてポインタ104の高さを検知することができる。例えば、高さ決定ユニット116は、複数の検知された信号強度値が関連付けられた高さの表を格納していてもよい。従って、信号強度が位置検知ユニット114によりX−Y位置決定の一環として決定された場合、高さ決定ユニット116は位置検知ユニット114が提供する信号強度を調べて、対応する高さをタブレット表面106上方のポインタ104の現在の高さとして決定することができる。
高さ決定ユニット116は又、ポインタ104から受信された信号のSNRまたは位置データ内のジッターを推定するノイズ推定ユニット、SNR推定ユニット、またはジッター推定ユニットであってよい。
図4の破線は、高さ決定ユニット116が位置検知ユニット114からの入力に基づいてポインタ104の高さを決定する実施形態における高さ決定ユニット116と位置検知ユニット114との間の通信を表わす。この場合、ポインタ104が送信して検知素子110が検知した位置指示信号の信号強度を用いて、例えば図1、2の信号図に従い、ポインタ104の高さを決定することができる。
本発明の別の実施形態において、高さ決定ユニット116は、タブレット表面106上に配置されて、エネルギー場を放射し、放射されたエネルギー場にポインタ104が進入するにつれて移動を認識する空間容量オーバレイを含んでいてよい。この場合、高さ決定ユニット116は、ユーザーの意図を解釈すべく、手、腕、または他の物体を識別して、場の中での移動をトレースすることができる。従って、高さ決定ユニット116は、放射された場の中での移動をトレースすることにより、位置検知ユニット114が行なった測定とは独立にタブレット102に対するポインタ104の高さを決定することができる。空間容量オーバレイは、前もってTouchKOから入手可能、または本出願の譲受人から入手可能なシステムであってよい。空間容量オーバレイシステムは、米国特許出願第11/211,272号に記載されているシステムであってよく、その開示内容全体を参照によりここに盛り込む。
フィルタリングユニット118は、位置検知ユニット114から出力された位置信号の値をフィルタリングして干渉の影響を除去することにより、フィルタ深度またはウィンドウサイズ等、1個以上のフィルタパラメータに基づいてジッターを減らす。フィルタリングユニット118は、タブレット102を囲む構成要素がもたらす高周波干渉を除去すべく低域通過フィルタを含んでいてよい。
フィルタリングユニット118のフィルタパラメータは、高さ決定ユニット116により決定されたポインタ104の高さに基づいて、フィルタパラメータ調整ユニット120により調整される。高さ決定ユニット116がSNRまたはジッター推定ユニットである実施形態において、フィルタパラメータ調整ユニット120は、位置検知ユニット114により受信した位置指示信号の推定SNRまたは位置検知ユニット114により決定された位置信号値の推定ジッターに基づいてフィルタパラメータを調整することができる。
低域通過フィルタは、移動平均または矩形ウィンドウイングフィルタである。この種のフィルタにより、最後のN個の座標位置が平均化される。ここでNは4のような小さい数である。Nの値が大きいほど、より多くの高周波数のデータがフィルタリングにより除去され、より多くのジッターが減る。しかし、この高周波データと共に、ポインタ104の向きのいかなる急激な変化もコード化されている。従って、Nが増やされるにつれて、ポインタの向きの急激な変化を滑らかにすることから生じるフィルタリングアーチファクトがより顕著になる。このようなアーチファクトの例として、ポインタ104が描いた鋭い直角が緩やかな曲線に丸まることが挙げられる。これにより、文字Lまたは長方形の画像等の描画された図形の歪みが生じる。また、出力ユニット122が表示する座標位置は、ポインタ104の実際の位置より後ろへ遅延する傾向があり、そのような遅延はNを周波数の2倍で除算したオーダーである。例えば、Nが4でサンプリング周波数が100Hzの場合、遅延は約1/50秒である。Nを8に増やした場合、遅延は1/25秒に増える。多くの人にとって1/50秒の遅延はそれとわからない、1/25秒の遅延は許容できない。
測定された位置指示信号内のノイズは、タブレット102から離れたところのソースから到来する傾向があり、且つサンプル毎に無秩序に変動する傾向があるが、ノイズレベルを時間の経過と共に相対的に一定に近似すべくノイズの変動を平均化することができる。一方、タブレット102でポインタ104から受信された所望の位置指示信号の強度は、タブレット102からのポインタ104の距離が増すにつれて信号減衰に起因して減少する。図1、2から、検知された位置指示信号において、SNRはタブレット102からのポインタ104の距離が増すにつれて減少することがわかる。SNRが減少すると、位置指示信号の検知に対するノイズの影響も増大する。これにより、ポインタ104がタブレット表面106から遠ざかるにつれて、ジッターが増大することになる。これは、ユーザーが雑誌等の厚い材料を通してトレースしてポインタ104を表面106から遠ざける場合に問題となり得る。これはまた、ユーザーがタブレット102の検知範囲外へポインタ104を動かしながら画面カーソルをモニタ上の特定の位置に残したい場合にも問題となり得る。
これらの懸念に鑑みて、図4に最適に示すフィルタパラメータ調整ユニット120は、フィルタリングユニット118のフィルタ深度またはウィンドウサイズ等、1個以上のフィルタパラメータを高さ決定ユニット116が検知したポインタ104の高さに基づいて調整して、フィルタリングユニット118によりもたらされたアーチファクトおよびフィルタひずみの量を減らしながら、位置信号値におけるジッター量を最小化する。ここに、ポインタ104の高さを用いてジッターを近似する。ポインタ104の高さまたは近似されたジッターに基づいて、ジッターの多少に対応すべくフィルタリングユニット118のフィルタ期間Nが調整される。フィルタ期間Nは、ジッターが多い場合に増やされ、ジッターが少ない場合に減らされる。フィルタ期間Nはまた、フィルタリングユニット118のフィルタ深度とも呼ばれる。フィルタ期間Nは、最初にポインティングデバイス108の検知特性に基づいて設定してもよい。
本発明の例示的な実施形態において、ポインタ104がタブレット表面106と接触している時にフィルタ期間Nを最初に4に設定することができる。従って、ポインタ104とタブレット表面106の間の距離が増大するにつれて、フィルタ期間NをN=8まで増やすことができる。その結果、ポインタ104の高さに基づいて、フィルタ期間Nを4〜8の間で変動させることができる。フィルタ期間Nを調整する仕方および量について以下に更に詳述する。
ポインタ104がタブレット表面106の近くにあるかまたは接触している場合、SNRが大きいために位置信号値のジッターはより少なくなり、従って位置信号からより少ない高周波成分がフィルタリングされる。この場合、タブレット表面106上でのポインタ104の移動、例えば鋭角的且つ急激な移動の実際の根拠のある読み取りである高周波成分はフィルタリングにより位置信号から除去されない。
一方、ポインタ104がタブレット表面106からより離れている場合に、SNRが小さいために位置信号値のジッターはより多くなり、従って、位置信号からより多くの高周波成分がフィルタリングされる。この場合、ジッターは、位置信号からノイズではなくポインタ104の移動を示す若干の高周波成分をフィルタリングすることを代償として、減少する。従って、上述の矩形ウィンドウイングフィルタに関して、ポインタ104がタブレット表面106から離されて信号対ノイズ比(SNR)が減少した場合、フィルタリングユニット118の期間Nが増やされてフィルタウィンドウサイズを増大させることにより、ノイズの大部分を含んでいるより多くの高周波成分が位置信号値から除去され、ジッターが減少して、SNRが増大する。一方、ポインタ104がタブレット表面106の方へ動かされてSNRが増大した場合、Nの値が減らされてフィルタウィンドウサイズが減少することにより、より少ない高周波成分を位置信号の値からを除去して、フィルタリングユニット118によりもたらされる歪みまたはフィルタリングによるアーチファクトの量を減少させる。
その結果、フィルタリングユニット118は、位置検知ユニット114から受信された位置信号値をフィルタリングして、フィルタリングされた位置信号値を出力ユニット122に提供する。
図5に最適に示すように、ポインタデバイス108により測定および出力された位置データのジッターを減少させる方法は、ステップS124でタブレット表面106上方のポインタ104の高さを決定するステップを含んでいる。次いで、ステップS126において、図4に示すフィルタリングユニット116等のジッター減少フィルタのパラメータ(群)が、ステップS124で決定された高さに基づいて調整される。ステップS126において、ウィンドウサイズ、期間N、またはフィルタリングユニット116の「深度」を、タブレット表面114上方のポインタ104の高さに基づいて調整することができる。ステップS128において、タブレット表面106の座標系におけるポインタ104の位置または位置の値が、図3A、3Bに示すタブレット102の検知素子110を用いて測定される。ステップS130において、測定された位置信号値が、ジッター減少フィルタによりステップS126で調整されたパラメータを用いてフィルタリングされる。フィルタリングされた位置信号値は次いで、カーソルの位置をリアルタイムでユーザーに提示すべく、ステップS132においてディスプレイ装置その他の位置通知機構へ出力される。
図6A、6Bは、本発明の実施形態の例示的な動作を示す。具体的には、図6Aはポインタ104が図3Aに示すようにタブレット表面106から高さ(h)にある場合に適用される矩形ウィンドウイングフィルタを示し、一方、図6Bはポインタ104が図3Bに示すようにタブレット表面106から高さ(h)にある場合に適用される矩形ウィンドウイングフィルタを示す。図6Aに示すフィルタはN=8の期間適用されるため、現在の位置値132は先のN−1(7)個の位置値134により平均化される。フィルタ期間N=8である場合、現在の位置値132におけるいかなる変動も先の7個の位置値134により平均化されることから、フィルタ期間N=4の場合よりも多くの高周波成分が位置値から除去される。図6Bに示すフィルタは期間N=4を以って適用されるため、現在の位置値132’は先のN−1(3)個の位置値134’により平均化される。フィルタ期間がN=4である場合、現在の位置値132’におけるいかなる変動も3個の先の位置値134’だけを用いて平均化されることから、フィルタ期間N=8の場合よりも少ない高周波成分が、位置値から除去される。図6A、6Bに示すフィルタのウィンドウサイズ/フィルタ深度を破線で表わしている。その結果、フィルタのフィルタ深度は、相対的な高さまたは推定されたジッターの差異に基づいて変えることができる。図6A、6Bの位置信号図は例示的であって、本発明の範囲を限定することを意図していない点を理解されたい。フィルタ期間Nは、フィルタ深度(d)とも呼ばれ、別の整数値に設定することができる。図6A、6BはX軸に沿った位置値を示すだけであるが、Y軸上の位置値も同様にフィルタリングできる点を理解されたい。
以下は、上述の図4のジッター減少装置112または図5のジッター減少方法で利用できる高さ適応フィルタ方程式の例示的な導出である。矩形ウィンドウイングフィルタのパラメータを以下のように導くことができる。この導出のためには、ポインタ104の相対的な高さだけを考慮すればよいため、タブレット102からの実際の高さは重要でない。従って、後続する計算をより簡便にすべく、高さを正規化してポインタ104がタブレット102に接触する高さを最小高(h)と定義し、最小高に値0を与える。同様に、最大高(h)を、これ以上データがタブレットから一貫して読み取れない高さとして定義して値1を与える。hで測定(または計算)されたジッターをjと表記し、一方、hで測定(または計算)されたジッターをjと表記する。
ここで、タブレット102について、高さhとジッターjの関係を定義する。典型的な関係の場合、簡単な線形補間を用いることができる。
Figure 2009093641
フィルタNの期間を計算する目的のためにジッターの絶対値は重要でない。ジッターの予想される増加だけが重要である。従って、jで除算して相対ジッターrを得ることにより式1を簡素化することができる。
Figure 2009093641
任意の所与のタブレットに対しての信号検知特徴は一定であるため、タブレット表面hにおけるジッターjは定数であり、最大高hにおけるジッターjも定数である。従って、項(j/j−1)もまた、任意の特定のタブレットに対して定数である点に留意されたい。この値をKと定義すれば次式が得られる。
Figure 2009093641
ここで、タブレットおよび付随するポインタの任意の組に対して、特定のジッター特性および特定のサンプリング周波数があり、これを用いて矩形ウィンドウイングフィルタ等の理想的な低域通過フィルタを決定することができる。上述のように、ある座標xに対する矩形ウィンドウイングフィルタおよび深度dにより、次式を用いてフィルタリングされた座標x’の第n番目の値が決定される。
Figure 2009093641
ここで、タブレット102の信号検知特徴を与えられたならば、タブレット102の表面106上の(hにおける)上述のフィルタリングユニット118の基本深度dを、フィルタリングによるアーチファクトを示すことなく、表面106におけるジッター(j)をそれとわからないレベルまで減らすように選択することができる。
フィルタ深度パラメータをカスタマイズするために利用できる多くのオプションがある。フィルタ深度は、タブレットジッターと共に離散的な整数量において線形にスケーリングすることができる。丸めを用いてフィルタ深度におけるこれらの離散的整数変化を実現することができる。例えば、天井関数、床関数等を用いて最も近い整数に丸めることができる。天井関数は実数より大きいか等しい最小整数を返し、床関数は実数より小さいか等しい最大整数を返す。説明目的で床関数を用いる。相対ジッターに対して式2を用いて深度公式が導かれる。
Figure 2009093641
上の式3からrに代入して次式が導かれる。
Figure 2009093641
次いで、上述の矩形ウィンドウイングフィルタにおいて新たな高さ可変深度dを用いて、以下の高さ適応型矩形ウィンドウイングフィルタが得られる。
Figure 2009093641
高さ適応型矩形ウィンドウイングフィルタの7式を踏まえて、フィルタリングユニット118の性能向上のために考えられる多くの要素がある。1個のサンプル分フィルタを成長させる、またはフィルタ深度を1増やすことにより、結果として生じる座標の遅延が先のフィルタウインドウより半サンプル分大きくなる。同様に、フィルタ深度を1減らした場合、結果として生じる座標の遅延は先のフィルタウインドウの遅延よりも半サンプル分小さくなる。遅延が急激に増加または減少した場合、フィルタリングされた位置信号値(群)を表わすx’の値に予想外の急激な変化が生じることがある、従って、これらの急激な変化を防止するために、図7に示す方法を用いてポインタ104の高さの変化に応じてフィルタ深度を徐々に増減することができる。
図7の方法は、フィルタ深度の増加を変化の大きさに等しい多数のサンプル上に拡散する。換言すれば、フィルタ深度の増加は、図7の方法により適当なフィルタ深度が得られるまで各々のサンプル毎にフィルタ深度を1づつ増やすことにより徐々に行なわれる。例えば、ポインタ104がタブレット表面106から突然動かされてタブレット102から離された場合、現在のサンプルについて、式7に従いフィルタ深度を突然比較的大きい数、例えば4増やすのではなく、フィルタ深度の増加は図7の方法により予め定めらたように、複数のサンプルにわたって実行される。その結果、位置値をフィルタリングするやり方がサンプル毎に急激に変化しない。
フィルタ深度の減少も同様の方法で扱うことができる。すなわち、図7の方法はまた、フィルタ深度の比較的大幅な減少を徐々に行なうために用いることができる。急激になりそうな変化の場合、フィルタ深度の変化は、ほぼ半数のサンプルにわたって拡散される。図7の方法が、図5に示す方法のステップS126に対応する点に留意されたい。図7の方法は各サンプルに対し一回実行されてフィルタ深度の適当な調整量を決定する。
図7を参照するに、ステップS200において、新規または推奨フィルタ深度(d)が先のフィルタ深度(dh−1)より大きいか否かが判定される。ステップS200において新規フィルタ深度(d)が先のフィルタ深度(dh−1)より大きいと判定された場合、先のフィルタ深度(dh−1)より1大きいフィルタ深度がステップS202でフィルタリングユニット118により実行されるフィルタリング動作で用いられる。
一方、ステップS200において新規フィルタ深度(d)が先のフィルタ深度(dh−1)より大きくないと判定された場合、S204が実行されて新規フィルタ深度(d)が先のフィルタ深度(dh−1)より大幅に小さいか否かが判定される。ステップS204において新規フィルタ深度(d)が先のフィルタ深度(dh−1)より大幅に小さいと判定された場合、ステップS206が実行されて先のフィルタ深度(dh−1)より2小さいフィルタ深度が用いられる。閾値を用いて新規フィルタ深度(d)が先のフィルタ深度(dh−1)より大幅に小さい(または大きい)か否かを判定することができる。例えば、新規または推奨フィルタ深度(d)と先のフィルタ深度(dh−1)の差を計算し、次いで閾値と比較してもよい。計算された差が閾値より大きい場合、新規フィルタ深度(d)は先のフィルタ深度(dh−1)より大幅に小さくなるように決定される。同様に、計算された差が閾値以下の場合、新規フィルタ深度(d)は先のフィルタ深度(dh−1)より大幅に小さくならないように決定される。
ステップS204において新規フィルタ深度(d)が先のフィルタ深度(dh−1)より大幅に小さくないと判定された場合、S208において新規フィルタ深度(d)が先のフィルタ深度(dh−1)より小さいか否かが判定される。ステップS208において新規フィルタ深度(d)が先のフィルタ深度(dh−1)より小さいと判定された場合、ステップS210が実行されて先のフィルタ深度(dh−1)より1小さいフィルタ深度が用いられる。
ステップS204およびS208において新規フィルタ深度(d)が先のフィルタ深度(dh−1)より小さくないと判定された場合、ステップS212が実行されて先のフィルタ深度(dh−1)に等しいフィルタ深度が用いられる。
推奨フィルタ深度(d)が先のフィルタ深度(dh−1)より大幅に小さいか否かを判定するために用いる閾値は、3または4等の整数に設定することができる。この説明のために、閾値が4であると仮定することができる。推奨フィルタ深度(d)と先のフィルタ深度(dh−1)間のどのような大幅な差も、1個のサンプルに対する1回のフィルタ深度調整には反映されない。推奨フィルタ深度(d)が先のフィルタ深度(dh−1)より4以上小さい場合、例えば、推奨フィルタ深度(d)が4で先のフィルタ深度(dh−1)が8である場合、フィルタ深度の調整は1個のサンプルではなく3個の連続するサンプルにわたり実行される。これが生じるのは、ポインタ104が突然タブレット表面と密に接触させられた場合である。具体的には、ステップS204において推奨フィルタ深度(d)4が閾値に基いて先のフィルタ深度(dh−1)8より大幅に小さいと判定されるため、ステップS206においてフィルタ深度8が第1のサンプルで第1の減分2だけ減らされる。次いで、ステップS208において推奨フィルタ深度(d)4が先のフィルタ深度(dh−1)6より小さい(大幅には小さくない)と判定されるため、ステップS210においてフィルタ深度6が第2のサンプルで第2の減分1だけ再び減らされる。次いで、ステップS208において推奨フィルタ深度(d)4が先のフィルタ深度(dh−1)5より小さい(大幅には小さくない)と判定されるため、ステップS210においてフィルタ深度5が第3のサンプルで第3の減分1だけ再び減らされる。その結果、推奨フィルタ深度4が得られる。一方、推奨フィルタ深度(d)が先のフィルタ深度(dh−1)より大きい場合、フィルタ深度の調整はステップS202において連続するサンプルに対して増分1を繰り返しながら実行される。例えば、ポインタ104が突然タブレット表面106から離されて、推奨フィルタ深度(d)が7、先のフィルタ深度(dh−1)が4である場合、図7の方法によりフィルタ深度7が得られるまで各サンプル毎にフィルタ深度を1づつ増やす。
従って、図7に示すフィルタリングパラメータの調整方法は、ポインタ104の相対的な高さまたは相対的なジッターがサンプル毎に急激に変化するか否かに関係なく、フィルタパラメータが急激に変化することなく徐々に調整されることを保証する。その結果、フィルタリングされた位置信号値を表わすx’の値は急激には変化しない。
当業者には、図4のジッター減少装置112および図4、7の方法を他の各種のウィンドウイングフィルタに適用することも、あるいは他の種類のフィルタ、例えば米国特許第5,179,254号に例が記載されている適応型有限インパルス応答フィルタと合わせて用いることも可能である点を認識されるであろう。
当然のことながら、他の各種の方法を用いてタブレット表面106に対する特定の高さまたは位置におけるジッターを計算することができる。例えば、ジッターが高さに対して直線的に変化すると仮定するのではなく、ジッターが高さの2乗として変化すると仮定することもできる。
あるいは、指またはスタイラス等、特定のクラスのポインタまたはツールを用いてさまざまな高さで離散測定を行い測定値を直接参照表で用いることができる。この場合、フィルタパラメータ調整ユニット120はさまざまな高さの値がジッター値および/またはフィルタパラメータ値に関連付けられているメモリを含んでいてよい。従って、高さの値が決定された場合、フィルタパラメータ調整ユニット120は対応するフィルタパラメータ値またはジッター値を取り出して適宜フィルタリングユニット118を制御する。
本発明の各種の実施形態の装置および方法、例えば高さ適応フィルタがホストアプリケーションまたはシステムレベルのドライバに実装可能であることが当業者には理解されよう。このようなドライバは、ソフトウェアまたはファームウェアとして実装されて、タブレットまたはホストコンピュータのCPUに常駐していてよい。同様に、フィルタリングは、プロセッサのファームウェアとして、あるいはフィルタリングユニット118用に特に開発されたカスタムICとして、タブレット102自体に実装することができる。すなわち、図4の装置112および/または図5、7の方法は、タブレット102またはタブレット102が接続されているホストコンピュータ内の集積回路により実装することができる。あるいは、図4の装置112または図5、7の方法は、タブレット102自体の上で動作するコンピュータ可読な記録媒体上のコンピュータ可読コードとして、あるいはホストコンピュータ上で動作するシステムドライバとして実施することができる。コンピュータ可読な記録媒体は、後でコンピュータシステムにより読み取り可能なデータを格納することができる任意のデータ記憶装置であってよい。コンピュータ可読な記録媒体の例として、読出し専用メモリ(ROM)、ランダムアクセスメモリ(RAM)、CD−ROM、フラッシュメモリ、ダウンロード可能な命令、磁気テープ、フロッピーディスク、光データ記憶装置、および搬送波(インターネットを介したデータ転送等)が含まれる。
また、当然のことながら、上述の相対的ジッター機能は高さ以外の測定値に依存するように構成できる。そのような測定値として、測定される座標(群)、垂直座標、または干渉放射および/または信号強度の直接測定または近似値等、他の何らかの値が含まれるが、これらに限定されない。
また、当然のことながら、本明細書で定義されるポインタ104は、タブレット102に電磁的または静電的に結合することができるスタイラスまたはユーザーの指等のポインティングデバイスであってよい。ポインタデバイス108は、グラフィックデザインその他の用途に利用可能なグラフィックタブレット、デジタイザタブレット、またはタッチタブレットであってよい。タブレット102がタッチスクリーンまたはタブレットコンピュータのディスプレイ装置の画面に一体化できることもまた当然のことである。
本発明の実施形態を図示および記述してきたが、当業者には、添付の請求項およびそれらの均等物により範囲が規定されている本発明の原理および概念から逸脱することなくこれらの実施形態に対して変更を加え得ることが理解されよう。
ポインタがタブレット表面に配置されている場合にタブレット表面の一連の検知素子、例えばコイルまたは電極が受信した信号を示す信号図である。 ポインタがタブレット表面上方の短い距離にある場合に生じる信号強度の減少を示す信号図である。 タブレット表面からの異なる高さにあるポインタの側面図である。 本発明の一実施形態による、ポインタデバイスが測定および出力した位置データのジッターを減らす装置を示すブロック図である。 本発明の別の実施形態による、ポインタデバイスが測定および出力した位置データのジッターを減らす方法を示すフロー図である。 ポインタが図3A、3Bに各々示すようにタブレット表面から異なる高さにある場合に実行される例示的なフィルタリング動作を示す信号図である。 本発明の更に別の実施形態による、ジッター減少フィルタのパラメータを調整する方法を示すフロー図である。
符号の説明
100 アナログ電磁信号
100’ 信号
102 タブレット
104 ポインタ
106 タブレット表面
108 ポインタデバイス
110 検知素子
112 ジッター減少装置
114 位置検知ユニット
116 高さ決定ユニット
118 フィルタリングユニット
120 フィルタパラメータ調整ユニット
122 出力ユニット
132 現在の位置値
134 先の位置値
132’ 現在の位置値
134’ 先の位置値

Claims (27)

  1. ポインティングデバイスの表面上方におけるツールの高さのある範囲にわたりジッターを減らす方法であって、
    a.タブレット表面上方におけるツールの高さを決定するステップと、
    b.前記決定された高さに基づいてジッター減少フィルタのパラメータを調整するステップと、
    c.前記タブレット表面上のツールの位置を決定するステップと、
    d.前記調整されたジッター減少フィルタを適用することにより前記ツールの決定された位置をフィルタリングするステップと、
    e.前記フィルタリングされた位置を通知するステップとを含む方法。
  2. 矩形フィルタの深度を調整するステップを含んでいる、請求項1に記載の方法。
  3. 前記矩形フィルタの深度を調整するステップが、各々の座標測定毎に1だけ増やすことができる、請求項2に記載の方法。
  4. 矩形フィルタの深度を調整するステップが、各々の座標測定毎に1または2だけ減少することができる、請求項2に記載の方法。
  5. 前記ジッター減少フィルタのパラメータの調整が、有限応答フィルタのパラメータを調整するステップを含む、請求項1に記載の方法。
  6. ポインタの位置を通知すべくディスプレイ装置に関連付けられたデジタイザタブレットの位置データを安定化させる方法であって、
    タブレット上で画定された座標格子に対しての前記ポインタの現在位置を検知して、前記ポインタの現在位置を示す位置信号を出力するステップと、
    少なくとも1個のフィルタパラメータに基づいて前記位置信号からノイズをフィルタリングするステップと、
    前記タブレット上のある場所からの前記ポインタの距離を決定して、前記決定された距離に基づいて前記位置信号内のジッター量を推定するステップと、
    前記推定されたジッター量に基づいて前記少なくとも1個のフィルタパラメータを調整するステップとを含む方法。
  7. 前記位置信号の各々の値において、直近に出力されたN個の位置サンプル値が平均化されて前記位置信号の現在の値を決定すべく、前記位置信号に矩形ウィンドウイングフィルタを適用することにより前記位置信号からノイズをフィルタリングするステップを含む、請求項6に記載の方法。
  8. 前記矩形ウィンドウイングフィルタのウィンドウサイズ(N)を調整するステップを含む、請求項7に記載の方法。
  9. フィルタリング動作において前記ポインタの異なる高さに基づく信号強度の差に対応すべく、前記タブレット表面に対しての前記ポインタの現在の高さを検知するステップを含む、請求項6に記載の方法。
  10. 前記フィルタリングが、フィルタ深度(d)を有する移動平均フィルタを適用するステップを含み、
    前記少なくとも1個のフィルタパラメータの調整が、ジッター量が増加しそうな場合はフィルタ深度(d)を増やし、ジッター量が減少しそうな場合はフィルタ深度(d)を減らすステップを含む、請求項6に記載の方法。
  11. 前記少なくとも1個のフィルタパラメータの調整が、
    前記推定されたジッター量に基づいて推奨フィルタ深度を計算するステップと、
    前記推奨フィルタ深度を先のフィルタ深度と比較して両者の差を決定するステップと、
    前記先のフィルタ深度と前記推奨フィルタ深度の差が小さい場合、第1の所定量により前記先のフィルタ深度を調整するステップと、
    前記先のフィルタ深度と前記推奨フィルタ深度の差が大きい場合、第1の所定量より大きい第2の所定量により前記先のフィルタ深度を調整するステップと、
    前記先のフィルタ深度が前記推奨フィルタ深度と等しい場合、前記先のフィルタ深度を維持するステップとを含む、請求項10に記載の方法。
  12. ポインタの位置をデジタル化するデジタイザタブレットであって、前記デジタイザタブレットには前記ポインタの位置を通知すべくディスプレイ装置に関連付けられており、
    タブレットの表面上に座標格子を画定する位置検知ユニットであって前記座標格子に対しての前記ポインタの現在位置を検知して前記ポインタの現在位置を示す位置信号を出力する少なくとも1個の検知素子を含んでいる位置検知ユニットと、
    少なくとも1個のフィルタパラメータに基づいて前記位置信号からノイズをフィルタリングするフィルタリングユニットと、
    前記タブレット上のある地点からの前記ポインタの距離を決定して、決定された距離に基づいて前記位置信号内のジッター量を推定するジッター決定ユニットと、
    前記ジッター決定ユニットにより推定されたジッター量に基づいて、前記フィルタリングユニットの少なくとも1個のフィルタパラメータを調整するフィルタパラメータ調整ユニットとを含むデジタイザタブレット。
  13. 前記フィルタリングユニットが矩形ウィンドウイングフィルタを含む、請求項12に記載のデジタイザタブレット。
  14. 前記位置信号の各々の値において、前記矩形ウィンドウイングフィルタが直近に出力されたN個の位置サンプル値を平均化して前記位置信号の現在の値を決定する、請求項13に記載のデジタイザタブレット。
  15. 前記少なくとも1個のフィルタパラメータが、前記矩形ウィンドウイングフィルタのウィンドウサイズを含む、請求項13に記載のデジタイザタブレット。
  16. 前記フィルタリングユニットが、適応型有限インパルス応答フィルタ(FIR)を含む、請求項12に記載のデジタイザタブレット。
  17. 前記ジッター決定ユニットが、前記タブレット表面に対しての前記ポインタの現在の高さを検知して、前記ポインタの異なる高さに基づく信号強度の差に対応すべく、前記ポインタの現在の高さを前記フィルタ調整ユニットに提供する高さ決定ユニットを含む、請求項12に記載のデジタイザタブレット。
  18. 前記フィルタリングが、フィルタ深度(d)を有する移動平均フィルタを含み、
    前記フィルタパラメータ調整ユニットが、ジッター量が増加しそうな場合はフィルタ深度(d)を増やし、ジッター量が減少しそうな場合はフィルタ深度(d)を減らす、請求項12に記載のデジタイザタブレット。
  19. 前記フィルタパラメータ調整ユニットが、徐々にフィルタ深度を調整することにより、前記フィルタリングされた位置信号の急激な変化を回避する、請求項18に記載のデジタイザタブレット。
  20. 前記フィルタ調整ユニットが前記ジッター量に基づいて推奨フィルタ深度を計算し、前記推奨フィルタ深度を先のフィルタ深度と比較して両者の差を決定し、前記先のフィルタ深度と前記推奨フィルタ深度の差が小さい場合、第1の所定量により前記先のフィルタ深度を調整し、前記先のフィルタ深度と前記推奨フィルタ深度の差が大きい場合、第1の所定量より大きい第2の所定量により前記先のフィルタ深度を調整して、前記先のフィルタ深度が前記推奨フィルタ深度と等しい場合、前記先のフィルタ深度を維持する、請求項18に記載のデジタイザタブレット。
  21. 前記ポインタが一つ以上のスタイラスまたはユーザーの指を含む、請求項12に記載のデジタイザタブレット。
  22. ポインタから受信された位置指示信号を検知するタブレットを有するデジタイザシステムにおける位置データを安定化させ、且つ前記位置信号に応答して前記ポインタの位置を示す位置データ信号を生成する装置であって、
    前記タブレットにおいて前記ポインタから受信された位置指示信号の信号対ノイズ比(SNR)を決定することによりジッターを推定するジッター推定ユニットと、
    前記タブレットにより生成された位置データ信号をフィルタリングするフィルタユニットであって、SNRが大きいと判定された場合に第1のフィルタを適用し、SNRが小さい場合に第2のフィルタを適用するフィルタユニットとを含む装置。
  23. 前記第1のフィルタがN個のサンプルの第1の矩形ウィンドウイングフィルタを含み、前記第2のフィルタがM個のサンプルの第2の矩形ウィンドウイングフィルタを含んでいて、N<Mである、請求項22に記載の装置。
  24. 前記フィルタユニットが、フィルタリングされている高周波成分の量がSNRに基づいて変動するように位置データ信号からの高周波成分を低域通過フィルタリングする、請求項22に記載の装置。
  25. ポインティングデバイスの表面上方におけるツールの高さのある範囲にわたりジッターを減らす方法を実行する実行可能コードを含むコンピュータ可読媒体であって、
    タブレット表面上方におけるツールの高さを決定する実行可能コードと、
    前記決定されたツールの高さに基づいて、ジッター減少フィルタのパラメータを調整する実行可能コードと、
    前記タブレット表面上のツールの位置を測定する実行可能コードと、
    前記調整されたジッター減少フィルタを適用して、前記タブレット表面上のツールの測定された位置をフィルタリングする実行可能コードと、
    前記フィルタリングされた位置を通知する実行可能コードとを含むコンピュータ可読媒体。
  26. ポインタから受信された位置指示信号を検知するタブレットを有するデジタイザシステムにおける位置データを安定化させ、且つ前記位置信号に応答して前記ポインタの位置を示す位置データ信号を生成する実行可能コードを含むコンピュータ可読媒体であって、
    前記タブレットにおいて前記ポインタから受信された位置指示信号の信号対ノイズ比(SNR)を決定することによりジッターを推定する実行可能コードと、
    前記タブレットにより生成された位置データ信号をフィルタリングする実行可能コードであって、SNRが大きいと判定された場合に第1のフィルタが適用され、SNRが小さい場合に第2のフィルタが適用される実行可能コードとを含み、
    第1のフィルタが第2のフィルタより小さいコンピュータ可読媒体。
  27. タブレットポインティングデバイスと動作可能な関連付けをされるドライバであって、前記ドライバはタブレットポインティングデバイスと対話するようコンピュータに指示する実行可能な命令を含んでいて、前記実行可能な命令はタブレットポインティングデバイスにおける位置データを安定化させる方法を含んでおり、
    前記タブレットポインティングデバイス上で画定された座標格子に対する前記ポインタの現在位置を検知して、前記ポインタの現在位置を示す位置信号を出力する実行可能な命令と、
    少なくとも1個のフィルタパラメータに基づいて前記位置信号からノイズをフィルタリングする実行可能な命令と、
    前記タブレットポインティングデバイス上のある場所からの前記ポインタの距離を決定して、前記決定された距離に基づいて位置信号内のジッター量を推定する実行可能な命令と、
    前記推定されたジッター量に基づいて前記少なくとも1個のフィルタパラメータを調整する実行可能な命令とを含むドライバ。
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