(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
計測器（Ｕ）の先端（Ｐ）と、追跡装置（ＤＬ）の荷重面（ＳＡ）に配置された厚さが可変の筆記媒体（ＳＵＥ）の筆記面（ＳＥ）との間の接触または非接触状態を連続的に検出する方法であって、
−  前記荷重面（ＳＡ）に対する前記計測器（Ｕ）の前記先端（Ｐ）の位置（Ｐｏｓ（ｔｉ））を現時点（ｔｉ）で判定することと、
−  前記先端（Ｐ）の前記位置（Ｐｏｓ（ｔｉ））に基づいて前記荷重面（ＳＡ）と前記先端（Ｐ）との間の距離（ｈ（ｔｉ））を前記現時点（ｔｉ）で判定することと、
−  前記荷重面（ＳＡ）と前記筆記面（ＳＥ）との間の最短距離（ｈｍｉｎ（ｔｉ））の現在の値を、前記現時点（ｔｉ）における前記荷重面（ＳＡ）と前記先端（Ｐ）との間の距離（ｈ（ｔｉ））が前記最短距離（ｈｍｉｎ（ｔｉ））の現在の値よりも短い場合に、前記距離（ｈ（ｔｉ））により更新することと、
−  前記現時点（ｔｉ）と先行時点（ｔｉ−１）との間における前記筆記面（ＳＥ）に正接する移動の、前記筆記面（ＳＥ）に垂直な移動に対する比率を表す前記先端（Ｐ）の移動パラメータ（ＰＭ（ｔｉ））を前記現時点（ｔｉ）で判定することと、
−  前記現時点（ｔｉ）と前記先行時点（ｔｉ−１）との間における前記先端（Ｐ）の前記移動の振幅を表す振幅パラメータ（ｄＰｏｓ（ｔｉ））を前記現時点（ｔｉ）で判定することと、
−  前記現時点（ｔｉ）における前記先端（Ｐ）と前記筆記面（ＳＥ）との間の接触状態を、
−  前記距離（ｈ（ｔｉ））が現在の最短距離（ｈｍｉｎ）と許容値（ｔｏｌ（ｔｉ））との合計以下であり、かつ、
−  前記移動パラメータ（ＰＭ（ｔｉ））が前記筆記面（ＳＥ）に基本的に正接する移動を表す、すなわち、その値が接線方向移動閾値（ＳＭＴ）以下であり、かつ、
−  前記振幅パラメータ（ｄＰｏｓ（ｔｉ））のノルムが最小振幅閾値（ｄＰｏｓｍｉｎ）以上である場合
に判定することと、
−  他の場合に、前記現時点（ｔｉ）における前記先端（Ｐ）と前記筆記面（ＳＥ）との間の非接触状態を判定することと
を含むステップを含み、
前記許容値（ｔｏｌ（ｔｉ））が前記筆記面（ＳＥ）と前記荷重面（ＳＡ）との間の前記距離（ｈ（ｔｉ））に関する不確実性を表す、方法。
【請求項２】
前記位置（Ｐｏｓ（ｔｉ））、および／または前記距離（ｈ（ｔｉ））、および／または前記移動パラメータ（ＰＭ（ｔｉ））、および／または前記振幅パラメータ（ｄＰｏｓ（ｔｉ））に対して各々の重み付けされた手段が使用される移動ウインドウが使用され、前記移動ウインドウが、現時点が考慮される連続的な時点の組に対応するデータサンプルの組を含み、前記現時点に先行する前記組の他の時点が前記移動ウインドウに関して過去の時点であると考えられ、および前記現時点に後続する他の時点が前記現在の移動ウインドウに関して未来の時点であると考えられる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
接触または非接触状態を判定する２つの連続的な動作が同一の状態を判定する場合に、前記許容値（ｔｏｌ（ｔｉ））を更新することを含むステップをさらに含む、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
状態を判定する２つの連続的な動作が接触状態を判定する場合に、最小許容閾値（ｔｏｌｍｉｎ）を下回り得ることなく前記許容値（ｔｏｌ（ｔｉ））が下げられる、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記移動パラメータ（ＰＭ（ｔｉ））が前記筆記面（ＳＥ）に基本的に正接する移動を表す、すなわち、その値が前記接線方向移動閾値（ＳＭＴ）以下である場合、および前記距離（ｈ（ｔｉ））が前記現在の最短距離（ｈｍｉｎ（ｔｉ））と前記許容値（ｔｏｌ（ｔｉ））との前記合計よりも長い場合、前記現在の最短距離（ｈｍｉｎ（ｔｉ））が増加される、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
状態を判定する２つの連続的な動作が非接触状態を判定し、かつ前記移動パラメータの前記値が最大移動閾値（ＳＭＭ）よりも低い場合に、最大許容閾値（ｔｏｌｍａｘ）を上回り得ることなく前記許容値（ｔｏｌ（ｔｉ））が上げられる、請求項３に記載の方法。
【請求項７】
前記計測器（Ｕ）が固定磁気素子（ＥＭ）を備え、かつ使用される前記追跡装置（ＤＬ）が、少なくともＮ個の三軸磁力計（Ｍｉ）であって、前記磁力計（Ｍｉ）の既知の相対位置を維持するために自由度なしで互いに機械的に接続される、少なくともＮ個の三軸磁力計（Ｍｉ）の配列（Ｒ）を備え、Ｎは少なくとも２に等しい整数である、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
計測器（Ｕ）の先端（Ｐ）と、追跡装置（ＤＬ）の荷重面（ＳＡ）に配置された厚さが可変の筆記媒体（ＳＵＥ）の筆記面（ＳＥ）との間の接触または非接触状態を連続的に検出するシステムであって、
−  前記荷重面（ＳＡ）に対する前記計測器（Ｕ）の前記先端（Ｐ）の位置（Ｐｏｓ（ｔｉ））を現時点（ｔｉ）で判定することと、
−  前記先端（Ｐ）の前記位置（Ｐｏｓ（ｔｉ））に基づいて前記荷重面（ＳＡ）と前記先端（Ｐ）との間の距離（ｈ（ｔｉ））を前記現時点（ｔｉ）で判定することと、
−  前記荷重面（ＳＡ）と前記筆記面（ＳＥ）との間の最短距離（ｈｍｉｎ（ｔｉ））の現在の値を、前記現時点（ｔｉ）における前記荷重面（ＳＡ）と前記先端（Ｐ）との間の距離（ｈ（ｔｉ））が前記最短距離（ｈｍｉｎ（ｔｉ））の現在の値よりも短い場合に、前記距離（ｈ（ｔｉ））により更新することと、
−  前記現時点（ｔｉ）と先行時点（ｔｉ−１）との間における前記筆記面（ＳＥ）に正接する移動の、前記筆記面（ＳＥ）に垂直な移動に対する比率を表す前記先端（Ｐ）の移動パラメータ（ＰＭ（ｔｉ））を前記現時点（ｔｉ）で判定することと、
−  前記現時点（ｔｉ）と前記先行時点（ｔｉ−１）との間における前記先端（Ｐ）の前記移動の振幅を表す振幅パラメータ（ｄＰｏｓ（ｔｉ））を前記現時点（ｔｉ）で判定することと、
−  前記現時点（ｔｉ）における前記先端（Ｐ）と前記筆記面（ＳＥ）との間の接触状態を、
−  前記距離（ｈ（ｔｉ））が現在の最短距離（ｈｍｉｎ（ｔｉ））と許容値（ｔｏｌ（ｔｉ））との合計以下であり、かつ、
−  前記移動パラメータ（ＰＭ（ｔｉ））が前記筆記面（ＳＥ）に基本的に正接する移動を表す、すなわち、その値が接線方向移動閾値（ＳＭＴ）以下であり、かつ、
−  前記振幅パラメータ（ｄＰｏｓ（ｔｉ））のノルムが最小振幅閾値（ｄＰｏｓｍｉｎ）以上である場合
に判定することと、
−  他の場合に、前記現時点（ｔｉ）における前記先端（Ｐ）と前記筆記面（ＳＥ）との間の非接触状態を判定することと
を行うことができるコンピュータを含み、
前記許容値が前記筆記面（ＳＥ）と前記荷重面（ＳＡ）との間の前記距離（ｈ（ｔｉ））に関する不確実性を表す、システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、計測器の先端と、可変厚さを有する筆記媒体との間の接触または非接触状態を連続的に検出する方法および関連するシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
計測器の先端と、厚さが可変の筆記媒体との間の接触または非接触状態を連続的に検出する方法およびシステムが公知である。
【０００３】
圧力センサ等の接触検出装置を搭載した筆記用具を使用することは公知の方式であるが、そのような筆記ツールは、電力供給源を使用する電子装置を備えている必要がある。
【０００４】
タッチインターフェース等の接触検出筆記面を使用することも公知の方式であるが、そのような方式では、ノート等の厚さが可変の受動的媒体を使用することができない。
【０００５】
例えば、文献仏国特許第２９８８８７４号明細書に記述されているように、固定接点閾値を使用することも公知の方式であるが、筆記用具の先端の位置推定における不具合を克服できず、１ミリメートル未満の推定誤差を必要とし、筆記媒体が計測器との接触時に変形する場合に有効でない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】仏国特許第２９８８８７４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、これらの課題を軽減することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様によれば、計測器の先端と、追跡装置の荷重面に配置された厚さが可変の筆記媒体の筆記面との間の接触または非接触状態を連続的に検出する方法が提案され、前記方法は、
−  荷重面に対する計測器の先端の位置を現時点で判定することと、
−  前記先端の位置に基づいて荷重面と先端との間の距離を現時点で判定することと、
−  荷重面と筆記面との間の最短距離の現在の値を、前記距離が最短距離の現在の値よりも短い場合に、現時点における荷重面と先端との間の距離により更新することと、
−  現時点と先行時点との間における筆記面に正接する移動の、筆記面に垂直な移動に対する比率を表す先端の移動パラメータを現時点で判定することと、
−  現時点と先行時点との間における先端の移動の振幅を表す振幅パラメータを現時点で判定することと、
−  現時点における先端と筆記面との間の接触状態を、
−  その距離が現在の最短距離と許容値との合計以下であり、前記許容値が筆記面と荷重面との間の距離に関する不確実性を表す場合、
−  移動パラメータが筆記面に基本的に正接する移動を表す、すなわち、その値が接線方向移動閾値以下である場合、および
−  振幅パラメータのノルムが最小振幅閾値以上である場合
に判定することと、
−  他の場合に、現時点における先端と筆記面との間の非接触状態を判定することと
を含むステップを含む。
【０００９】
従って、筆記媒体が計測器との接触時に変形する場合であっても筆記用具の先端の位置の正確な推定を行うことが可能である。従って、本発明は、ノートだけでなく１枚の用紙でも同様に機能する。
【００１０】
実装の一態様において、前記位置、および／または前記距離、および／または前記移動パラメータ、および／または前記振幅パラメータに対して各々の重み付けされた手段が使用される移動時間ウインドウが使用され、移動ウインドウは、現時点が考慮される連続的な時点の組に対応するデータサンプルの組を含み、現時点に先行する組の他の時点が移動ウインドウに関して過去の時点であると考えられ、および現時点に後続する他の時点が現在の移動ウインドウに関して未来の時点であると考えられる。
【００１１】
換言すれば、複数の連続的な時点を含む現在の移動ウインドウにおいて、考慮対象の現時点は最終時点ではない。
【００１２】
従って、本方法の精度は向上しているため、移動の性質に関して可視性を高め、従って偽陽性の発生を抑えることが可能になる。
【００１３】
実装の一態様によれば、本方法は、接触または非接触状態を判定する２つの連続的な動作が同一の状態を判定する場合に、前記許容値を更新することを含むステップをさらに含む。
【００１４】
従って、本方法は、短い接触の喪失中も応答性を失うことなく筆記面の状態により良く適応する。
【００１５】
実装の一態様において、状態を判定する２つの連続的な動作が接触状態を判定する場合に、最小許容閾値を下回り得ることなく前記許容値が下げられる。
【００１６】
従って、許容値を下げることにより、本方法は、短い接触の喪失に応答できるようになる。
【００１７】
実装の一態様によれば、移動パラメータが筆記面に基本的に正接する移動を表す、すなわち、その値が接線方向移動閾値以下である場合（同一条件が定義されるため、同一値に維持しておくことが望ましい）、および距離が現在の最短距離と許容値との合計よりも長い場合、現在の最短距離が増加される。
【００１８】
従って、最短距離を長くすることにより、本方法は、接触の位置に応じて媒体の厚さの潜在的変化を追跡することができ、これは、高さが不規則な接触面を有する媒体の場合に実用的である。
【００１９】
実装の一態様において、状態を判定する２つの連続的な動作が非接触状態を判定し、かつ移動パラメータの値が最大移動閾値よりも低い場合に、最大許容閾値を上回り得ることなく前記許容値が上げられる。
【００２０】
実装の一態様によれば、計測器は固定磁気素子を備え、かつ使用される追跡装置は、少なくともＮ個の三軸磁力計であって、これらの磁力計の既知の相対位置を維持するために自由度なしで互いに機械的に接続される、少なくともＮ個の三軸磁力計の配列を備え、Ｎは少なくとも２に等しい整数である。
【００２１】
従って、磁石が接続された受動計測器（簡単なスタイラス等）を備えた受動筆記媒体（紙、ノート等）を使用することが可能である。
【００２２】
本発明の別の態様によれば、計測器の先端と、追跡装置の荷重面に配置された厚さが可変の筆記媒体の筆記面との間の接触または非接触状態を連続的に検出するシステムも提案され、前記システムは、
−  荷重面に対する計測器の先端の位置を現時点で判定することと、
−  前記先端の位置に基づいて荷重面と先端との間の距離を現時点で判定することと、
−  荷重面と筆記面との間の最短距離の現在の値を、前記距離が最短距離の現在の値よりも短い場合に、現時点における荷重面と先端との間の距離により更新することと、
−  現時点と先行時点との間における筆記面に正接する移動の、筆記面に垂直な移動に対する比率を表す先端の移動パラメータを現時点で判定することと、
−  現時点と先行時点との間における先端の移動の振幅を表す振幅パラメータを現時点で判定することと、
−  現時点における先端と筆記面との間の接触状態を、
−  その距離が現在の最短距離と許容値との合計以下であり、前記許容値が筆記面と荷重面との間の距離に関する不確実性を表す場合、
−  移動パラメータが筆記面に基本的に正接する移動を表す、すなわち、その値が接線方向移動閾値以下である場合、および
−  振幅パラメータのノルムが最小振幅閾値以上である場合
に判定することと、
−  他の場合に、現時点における先端と筆記面との間の非接触状態を判定することと
を行うことができるコンピュータを含む。
【００２３】
本発明は、添付図面に例示する完全に非限定的な例を用いて記述するいくつかの実施形態を調べることにより理解が深まろう。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一態様による方法を概略的に示す。
【図２】本発明の一態様による方法を概略的に示す。
【図３】本発明の一態様による方法を概略的に示す。
【図４】本発明の一態様による方法を概略的に示す。
【図５】本発明の一態様による方法を概略的に示す。
【図６】本発明の一態様による方法を概略的に示す。
【図７】本発明の一態様による方法を概略的に示す。
【図８】本発明の一態様による方法を概略的に示す。
【図９】本発明の一態様による方法を概略的に示す。
【図１０】本発明の一態様による方法を概略的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
全ての図面において、同一参照符号を有する要素は同様のものである。
【００２６】
本発明の方法およびシステムは、筆記面ＳＥを含む筆記媒体ＳＵＥが配置された基準面または荷重面ＳＡに関する、スタイラスまたはペン等の計測器Ｕの先端Ｐの位置の推定値が各時点ｔｉで利用できると仮定する。筆記媒体ＳＵＥは、例えばノートパッドまたはノートであり、程度の多少はあるものの変形し得る。本発明の目的は、時点ｔｉにおいて計測器の先端が筆記媒体に接触しているか否かを決定可能にすることである。
【００２７】
基準面に関連付けられた座標系（Ｏ，Ｘ，Ｙ，Ｚ）は、ＸおよびＹ軸が筆記面ＳＥに平行であり、Ｚ軸がこの表面ＳＥに垂直であるように画定される。時点ｔｉにおける計測器Ｕの先端Ｐの位置Ｐｏｓは、この座標系で以下のように記述される。
【数１】
0006423536.tif 000002
【００２８】
ＸおよびＹ軸に沿った成分ｘおよびｙは接線成分と呼ばれ、ベクトルｔ（ｔｉ）により表される。Ｚ軸に沿った成分ｚは法線成分と呼ばれる。先端Ｐと荷重面ＳＡとの間の距離はｈと表記される（ｈ＝｜｜ｚ｜｜）。
【００２９】
例えば、計測器Ｕは固定磁気素子ＥＭを備えていてよく、および使用される追跡装置ＤＬは、少なくともＮ個の三軸磁力計Ｍｉであって、これらの磁力計の既知の相対位置を維持するために自由度なしで互いに機械的に接続される、少なくともＮ個の三軸磁力計Ｍｉの配列Ｒを備えていてよく、Ｎは少なくとも２に等しい整数である。同様の計測器Ｕおよび追跡装置ＤＬが、例えば文献仏国特許第２９８８８６２号明細書および仏国特許第２９８８８７４号明細書に記載されている。
【００３０】
しかし、本発明はまた、超音波エミッタが計測器に接続されており、および超音波受信器システムが筆記面に接続されている、超音波追跡に基づくデジタル化システムにも適用できる。本発明はまた、３次元における計測器の点の位置を判定可能なカメラを使用する光学的追跡システムにも適用できる。
【００３１】
本明細書の記述の残りの部分全体を通じて、本方法は、ｎ個の連続的な値を使用する移動ウインドウを使用して記述されているが、本発明は、移動ウインドウなしでも、すなわち一度に１つのデータ（ｎ＝１）にも適用でき、これは、一度に１つのデータサンプルを含む移動ウインドウを考慮することに相当する。
【００３２】
計測器Ｕの先端Ｐの位置の最後のｎ個の推定値が移動ウインドウに配置される。
Ｐｏｓ（ｔｉ−ｎ＋１）．．．Ｐｏｓ（ｔｉ−１）Ｐｏｓ（ｔｉ）  （２）
【００３３】
判定時点ｔｊ∈ｔｉ−ｎ＋１．．．ｔｉは、判定（接触または非接触）がなされる時点として定義される。時点ｔｊよりも過去の時点をｔｋ（ｔｉ−ｎ＋１≦ｔｋ＜ｔｊ）と表記する。未来の時点を時点ｔｋ（ｔｊ＜ｔｋ≦ｔｉ）と表記する。
【００３４】
時点ｔｉにおける移動ベクトルは以下で定義される。
ｄＰｏｓ（ｔｉ）＝Ｐｏｓ（ｔｉ）−Ｐｏｓ（ｔｉ−１）  （３）
【００３５】
位置の場合と同様に、以下のように連続的な時点における移動に対して移動ウインドウが形成される。
ｄＰｏｓ（ｔｉ−ｎ＋２）．．．ｄＰｏｓ（ｔｉ）
【００３６】
移動は、ＸおよびＹの２軸に対応する接線方向移動ｄｔ（ｔｉ）および法線方向移動ｄｚ（ｔｉ）を含んでいてよい。
【数２】
0006423536.tif 000003
【００３７】
時点ｔｉにおける移動振幅は、以下のようにスカラー値で表記される。
｜｜ｄＰｏｓ（ｔｉ）｜｜  （５）
【００３８】
時点ｔｉにおけるＡ移動パラメータ（ＰＭ（ｔｉ）と表記）により、移動が筆記面に対してより接線方向であるか、または筆記面に対してより垂直であるかが判定可能になる。
【００３９】
移動の振幅が小さい場合、移動パラメータは有用な情報を提供しない。これは、先端Ｐの位置Ｐｏｓ（従って移動）の推定値のノイズに起因する。従って、移動パラメータに対する試験を移動振幅に対する試験に関連付けて、これらの試験に関する確実性を有することが必要である。
【００４０】
例えば、移動のノルムに対する法線方向移動の比率を指標として使用することができる。
【数３】
0006423536.tif 000004
【００４１】
上述のパラメータの値は−１〜１である。値１は、筆記面ＳＥに完全に垂直な（すなわち、先端Ｐが筆記面ＳＥから離れる場合の）移動に対応する。値０は、筆記面ＳＥに完全に平行な移動に対応する。値−１は、先端Ｐが筆記面ＳＥへ向かって移動する場合の筆記面ＳＥに完全に垂直な移動に対応する。
【００４２】
法線方向移動（または距離ｈ）の絶対値の、移動のノルムの絶対値に対する比率を移動パラメータとして使用することができる。
【数４】
0006423536.tif 000005
【００４３】
上述の形式は、結果が０〜１にあるため、閾値との比較を行うのが簡便である。値１は、表面に完全に垂直な移動に対応する。値０は、筆記面ＳＥ（より厳密には荷重面ＳＡ）に完全に平行な移動に対応する。
【００４４】
移動ｄｚ（ｔｉ）の法線成分または法線方向移動の振幅を示す距離ｄｈ（ｔｉ）の変化の値を使用してもよい。一般に、計測器Ｕの先端Ｐが筆記面ＳＥに接触している場合、この成分は時間が経過しても殆ど変化しない。しかし、計測器Ｕが筆記面ＳＥに接触していない場合、この成分を低い値に維持することは困難である。確実性を上げるために、移動の性質を判定するには移動の振幅ｄＰｏｓ（ｔｉ）が閾値ｄＰｏｓｍｉｎを上回ることが必要であろう。
【００４５】
様々な連続的な時点における移動パラメータＰＭ（ｔｉ）の値を含む移動ウインドウは、以下の形式をなす。
［ＰＭ（ｔｉ−（ｎ−１））．．．ＰＭ（ｔｊ）］  （７）
【００４６】
計測器Ｕの先端Ｐの位置Ｐｏｓ（ｔｉ）の新たな推定値を受信するたびに、以下に示す他の２つのパラメータが推定される。
判定時点ｈ＿ｍｉｎ（ｔｊ）における接触面の最小レベル、
判定時点における接触面または筆記面ＳＥのレベルに対する許容値ｔｏｌｈ（ｔｊ）（接触面のレベルに対する不確実性）。
【００４７】
図１は、筆記面ＳＥを記述する各種のパラメータを示す。
【００４８】
最後に、計測器Ｕと筆記面ＳＥの先端Ｐとの間の接触状態を記述するブール変数ＣＯＮＴＡＣＴを定義することができる。
【００４９】
本明細書の残りの部分では、本発明の非限定的な一実施形態を詳述する。
【００５０】
最初に、接触面の最小レベルまたは換言すれば荷重面ＳＡと、筆記媒体ＳＵＥｈｍｉｎ（ｔｉ）の筆記面ＳＥとの間の最短距離ｈｍｉｎ（ｔｉ）の現在の値は未知である。この値は、これがノートブックの最大厚さであると仮定して、筆記媒体の厚さ、例えば３ｃｍの許容可能な最大値に初期化される。
【００５１】
許容値は、初期値、例えば１ｍｍに設定され、計測器Ｕの先端Ｐが非接触状態にあると見なされる。本方法は、次いで、計測器Ｕの先端Ｐの位置のｎ個の推定値が受信されるまで待つ。
【００５２】
本方法の反復的な処理動作は、図３に示すように、以下のステップを含む：
−  計測器Ｕの先端Ｐの位置が再び推定されるたびに、移動ウインドウ（Ｐｏｓ、ｈ、ＰＭ、ｄＰｏｓ、ｔｏｌ）で考慮するパラメータの値を更新し、
−  荷重面ＳＡと先端Ｐとの間の最短距離ｈｍｉｎ（ｔｊ）の事前推定を行い、
−  計測器Ｕの先端Ｐとの接触または非接触状態を判定し、潜在的に、荷重面ＳＡと先端Ｐとの間の最短距離ｈｍｉｎ（ｔｊ）の推定値および／または許容値ｔｏｌ（ｔｊ）の推定値を改良する。
【００５３】
移動ウインドウの更新に関して、推定値時点ｔｉで以下の値が利用できる。
Ｐｏｓ（ｔｉ−ｎ＋１）、．．．Ｐｏｓ（ｔｉ−１）、Ｐｏｓ（ｔｉ）  （８）
［ｄＰｏｓ（ｔｉ−ｎ＋２））、．．．ｄＰｏｓ（ｔｉ−１）、ｄＰｏｓ（ｔｉ）  （９）
［ＰＭ（ｔｉ−ｎ＋２））．．．ＰＭ（ｔｉ）］  （１０）
ｈ＿ｍｉｎ（ｔｊ−１）  （１１）
ｔｏｌｈ（ｔｊ−１）  （１２）
Ｃｏｎｔａｃｔ（ｔｊ−１）（真または偽）  （１３）
【００５４】
本発明の方法は、ｈｍｉｎ（ｔｊ）、ｔｏｌ（ｔｊ）およびＣｏｎｔａｃｔ（ｔｊ）を推定することを目的としており、ｔｊ∈［［ｔｉ−ｎ＋１；ｔｉ］］である。これらのパラメータは、先行時点（ｔｊ−１）における接触の状態（接触状態で１、非接触状態で０の値を各々とるブール変数）および各種の計算パラメータの値に依存する。
【００５５】
最初に、接触面の最小レベル、すなわち時点ｊにおける荷重面ＳＡと先端Ｐとの間の最短距離ｈｍｉｎ（ｔｊ）の事前推定を行う。この推定値は、記録する点の個数およびウインドウにける判定時点の位置に応じて、いくつかの方法で計算することができる。
【００５６】
例えば、ｈｍｉｎ（ｔｊ）を同一時点内における計測器Ｕの先端Ｐの垂直距離（ｈ（ｔｊ））と比較してよい。ｈ（ｔｊ）＜ｈｍｉｎ（ｔｊ）の場合、ｈｍｉｎ（ｔｊ）＝ｈ（ｔｊ）である。
【００５７】
上述の比較はまた、移動ウインドウの全ての点、平均値、またはさもなければウインドウの中央値に対して行ってもよい。また、現時点であると考えられる移動ウインドウ時の時点に対して、未来の時点またはさもなければ過去の時点の比較を行ってもよい。
【００５８】
移動ウインドウの点の全てまたは一部にわたる平均値ｈＭｅａｎ（ｔｊ）を使用することでノイズの影響を低減させることができる。
【数５】
0006423536.tif 000006
ここで、
ｉ−ｎ＋１＜ｌ＜ｍ＜ｉであり、
ｎは移動ウインドウの点の個数を表し
ｉ：移動ウインドウの点の平均（中央値またはさもなければ最小値）の計算に使用する部分の第１点の添え字であり、
ｍ：移動ウインドウの一部のうち最後の点の添え字であり、
ｍ−ｌ＋１：この一部の点の個数である。
【００５９】
先端Ｐの位置Ｐｏｓの推定値のノイズのレベルが高いほど、その影響を制限するために必要な点の個数が多くなる。
【００６０】
（接触または非接触状態の検出で）多大な遅延が生じないように、判定時点ｔｊに後続する移動ウインドウ内の点の個数を減少させる方がよい。
【００６１】
時点ｔｊにおける接触または非接触状態の判定は、先行状態ｔｊ−１と、移動ウインドウに保存された全てまたは一部のパラメータとに依存する。
【００６２】
従って、２つの状態（接触／非接触）を有する機械が定義される。ある状態から別の状態への遷移は、追跡装置ＤＬに適合された試験および閾値を使用して行われ、計測器Ｕの先端Ｐの位置を推定することができる。これらの閾値はまた、筆記または描画スタイルに応じて最適化することもできる。
【００６３】
これらの試験は、極めて高精度のシステムで動作可能な必須試験と、先端Ｐの位置Ｐｏｓの推定における特定の不完全性および筆記支持体ＳＵＥ、すなわち筆記面ＳＥの変形を補償可能にする任意試験との２つのカテゴリに分けられる。
【００６４】
筆記面ＳＥのレベルに対する許容値ｔｏｌｈ（ｔｊ）は固定されていても（計測器の先端の位置を推定する追跡装置が極めて正確かつ媒体があまり変形しない場合に適している）、または可変であってもよく、後者の場合、推定値は試験の結果に応じて改良される。
【００６５】
非接触状態から接触状態へ遷移するための条件状態は、以下の必須条件を含む。
−  時点ｔｊにおける先端Ｐの垂直位置または換言すれば荷重面ＳＡと先端Ｐとの間の距離ｈ（ｔｊ）は、接触面ＳＥのレベルに対する許容値ｔｏｌが加算された接触面または筆記面ＳＥの最小レベルｈｍｉｎ（ｔｊ）を下回る。
−  先端Ｐの移動パラメータＰＭ（ｔｊ）は、筆記面ＳＥに平行な移動を示す。また、この条件を移動振幅パラメータ｜｜ｄＰｏｓ（ｔｊ）｜｜≧ｄＰｏｓｍｉｎに対する最小条件（閾値）と組み合わせる必要がある。
【００６６】
非接触状態から接触状態へ遷移するには、これらの２つの条件を満たさなければならない。
【００６７】
移動振幅ｄＰｏｓ（ｔｊ）および移動パラメータＰＭ（ｔｊ）は、判定時点（ｔｊ）のみで、またはさもなければ移動ウインドウの複数の時点で、すなわち移動ウインドウの未来の時点と過去の時点（例えば最大値、最小値、平均値または中央値）とを組み合わせることにより計算することができる。例えば、これにより、図４に示すように、先端Ｐと筆記面ＳＥとの接触時点に略対応する垂直移動と水平移動との間の遷移時点を検出することが可能になる。
【００６８】
移動は、筆記の開始前には筆記面ＳＥに基本的に垂直であり、その後、筆記中には面に正接している。例えば、未来の時点におけるこのパラメータＰＭの加重平均を計算して、面に正接する移動に対応するか否かを判定することが可能である。
【００６９】
追加的な一任意条件は、先端Ｐの位置またはこの位置の法線成分Ｚのみに対して低域通過フィルタリングを実行するものであってよい。ピリオドの記載などの急速な移動は必須条件を満たさない場合がある。この場合、この問題に対処できるように１つの任意条件が加えられる。図５にこの場合を示す。
【００７０】
計測器Ｕの先端Ｐが下方への移動に続いて上方への移動を実行し、判定時点における先端Ｐの位置Ｐｏｓが、このオプションのために設定された荷重面ＳＡまでの距離の最大閾値を下回る場合、接触状態への遷移は１回の実行でなされる。
【００７１】
これを検出するために、１つまたは複数の先行時点における移動パラメータおよび１つまたは複数の後続時点における移動パラメータを使用して、急速な下方移動に続いて急速な上方移動がなされた時点を検出することが可能である。
【００７２】
また、計測器Ｕの先端Ｐと筆記面との接触時点を検出するために、過去の時点の組み合わせ、例えば線形結合、および未来の時点の組み合わせ、例えば線形結合を利用して、例えば平均、中央値等を計算することも可能である。
【００７３】
非接触状態における接触面ＳＥのレベルを考慮した許容値ｔｏｌの改良に関して、上の条件のいずれも満たされない場合、非接触状態が維持される。また、特定の問題、例えば先端Ｐの追跡装置ＤＬの不正確性、筆記中の用紙撓み、および筆記支持体ＳＵＥの厚さ増大（減少については筆記面ＳＥのレベルの事前推定により管理される）等を補償するために許容値を改良することが可能である。
【００７４】
移動パラメータＰＭにより、先端Ｐが最大閾値を下回るような接線方向移動を検出した場合には許容値を上げる。この技術により、筆記支持体ＳＵＥの新たな厚さに迅速に達して、このような変化により、多くの点を失わないようにすることができる。従って、この結果は極めて満足すべきであるが、追跡装置の取得頻度に依存する。これを図６に示す。
【００７５】
移動が略正接的である間、許容値が新たな厚さに達した場合、直ちに過去の時点を保存することも可能である。接触があったと仮定することにより、これらの過去の時点での判定を変更することが可能である。これにより、支持体の厚さの顕著な変化に追随することが可能になり、支持体の変形が極めて顕著な場合またはさもなければシステムが十分に正確でない場合に有用である。
【００７６】
接触状態から非接触状態へ遷移する条件は、以下の必須条件を含む。
−  時点ｔｊの時点における先端Ｐの垂直位置または換言すれば荷重面ＳＡと先端Ｐとの間の距離ｈ（ｔｊ）は、接触面ＳＥのレベルに対する許容値ｔｏｌが加算されて筆記面ＳＥの最小レベルｈｍｉｎ（ｔｊ）を上回る。
−  先端Ｐの移動パラメータＰＭ（ｔｊ）は、筆記面ＳＥに対して傾斜している閾値よりも大きい移動を示す。使用される移動パラメータに依存して、この条件を移動振幅パラメータ｜｜ｄＰｏｓ（ｔｊ）｜｜≧ｄＰｏｓｍｉｎに対する最小条件（閾値）と組み合わせる必要がある。
【００７７】
図７は、計測器Ｕの先端Ｐと筆記面ＳＥとの間の接触の終了の簡単なケースを示す。
【００７８】
これらの必須条件では、支持体ＳＵＥの撓みまたは先端Ｐの位置推定の不具合に関する問題を解決することはできない。従って、追加的な任意条件を組み合わせて、先端Ｐが実際に筆記面ＳＥから離れているか、もしくは単に筆記面ＳＥの撓みであるか、筆記面ＳＡが荷重面ＳＡの平面ｘｙに完全に平行でないことに起因する厚さの変化であるか、または取得装置ＤＬの精度に関する問題であるかを判定可能にすることができる。
【００７９】
このようなケースを図８に示す。
【００８０】
これらの任意条件は、移動パラメータＰＭ（または過去および／もしくは未来の時点における移動パラメータの値の組み合わせ）に基づいている。具体的には、筆記中または描画中の先端Ｐおよび厚さの変化の外形特徴は異なっておらず、以下のように二重閾値法を適用するのみで十分である。
−  必須条件に対して移動パラメータＰＭを使用したより寛容な閾値設定、および
−  より大きい傾斜を有する移動が検出された場合にのみ、非接触状態への遷移に可能にする任意条件のためのより厳密な閾値設定。さもなければ、以下の２つのパラメータ：
−  判定時点ｈｍｉｎ（ｔｊ）における接触面の最小レベルと、
−  判定時点ｔｏｌｈ（ｔｊ）における筆記面のレベルに対する許容値（筆記面のレベルに対する不確実性）と
の推定値が改良される。
【００８１】
用語「閾値設定」は、移動パラメータＰＭと閾値との比較を意味するものと理解されたい。このパラメータが閾値を上回らない場合、パラメータの推定値が改良される。この閾値により、恐らく支持体の厚さが変化したものであり、依然として接触があると言うことができる。
【００８２】
移動指標ＰＭに関連付けられた他の条件と全く同様に、より良い結果を得るには、この条件を移動振幅の試験と組み合わせることが好適である。
【００８３】
接触状態における荷重面ＳＡと筆記面ＳＥとの間の最短距離ｈｍｉｎ（ｔｊ）の推定値の改良に関するものである。
【００８４】
任意条件のいずれも満たされない場合、接触状態が維持される。また、筆記面ＳＥの最小レベルｈｍｉｎ（ｔｊ）の推定値を改良することができる。これにより、例えば媒体ＳＵＥの筆記面ＳＥ上に小さい突起がある場合、または媒体ＳＵＥが平面ｘｙに完全に平行でない場合、筆記時の厚さの変化に適応できるようになる。
【００８５】
計測器Ｕの先端Ｐの位置Ｐｏｓ、すなわち筆記面ＳＥのレベルに対する許容値ｔｏｌ（ｔｊ）が加算された距離ｈ（ｔｊ）が筆記面の最小レベルｈｍｉｎ（ｔｊ）を下回る場合、筆記面ＳＥの最小レベルｈｍｉｎ（ｔｊ）の値が上げられる。これは、接触の偽陽性または誤検出を行わないように特定の閾値まで有効である。従って、閾値設定パラメータおよび増分の値によれば、解決策は、筆記面ＳＥのレベルの欠陥に対する許容度を高くするかまたは低くすることである。
【００８６】
図９は、接触状態における筆記面のレベルに対する許容値を改良する動作を示す。
【００８７】
必須条件が満たされない場合、先端Ｐが実際に筆記面ＳＥに接触していることは明らかである。この場合、筆記面ＳＥのレベルに対する許容値ｔｏｌ（ｔｊ）を下げるために、この条件を利用することが選択肢として可能である。許容値ｔｏｌ（ｔｊ）は、不完全さに起因して引かれた線における隙間に関連する問題を避けるために最小閾値を下回ることはないであろう。
【００８８】
この動作により、この範囲が許容値の最小値に達した際に先端Ｐを持ち上げることで許容領域から迅速に離れ、上で提案した必須条件を満たすことができるため、接触の喪失を迅速に検出することが可能になる。
【００８９】
図１０は、許容値ｔｏｌ（ｔｊ）が任意選択的に更新される例示的な状態機械（接触または非接触）を示す。
【００９０】
上述の方法のステップは、入力データに作用して出力データを生成することにより本発明の機能を実行するために、コンピュータプログラムを実行する１つ以上のプログラム可能プロセッサにより実行され得る。
【００９１】
コンピュータプログラムは、コンパイラまたはインタープリタ言語を含む任意の形式のプログラミング言語で記述され得、このコンピュータプログラムは、スタンドアローンプログラムまたはサブプログラムとして、コンピュータ環境での使用に適した要素または他の装置を含む任意の形式で提供することができる。コンピュータプログラムは、１台のコンピュータ、または１箇所もしくは複数箇所にわたり分散されて通信ネットワークにより互いに接続された複数台のコンピュータ上で実行するために提供することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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