(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
規則的な導体パターンを有するグラフィックタブレットに沿う或る方向におけるペンの速度を、一連のエレメントの系列によってペンにもたらされる電磁信号を測定することにより求める方法であって、前記各エレメントは、前記導体パターンのそれぞれの導体に生成される一組の一連の電気パルスから成り、且つ前記系列の各エレメントは、当該エレメントのパルスに対する組み合わせ応答であるペン信号を前記ペンに生ぜしめるようにしてペン速度を求める方法において、前記方向におけるペン速度を前記ペン信号の極大値の両側におけるペン信号の形状から導出することを特徴とするグラフィックタブレットに沿うペン速度を求める方法。
【請求項２】
前記方向におけるペン速度を前記ペン信号における極大値の両側における立上がり縁と立下り縁との２つの縁間の距離から算出することを特徴とする請求の範囲１に記載の方法。
【請求項３】
前記方向におけるペンの位置を前記ペン信号の極大値の位置から導出することを特徴とする請求の範囲１に記載の方法。
【請求項４】
ペンと、規則的な導体パターンと、一連のエレメントの第１系列を生成する第１の駆動ユニットとを具えており、前記各エレメントは、前記導体パターンのそれぞれの導体に生成される一組の一連の電気パルスから成り、前記第１系列の各エレメントは、当該エレメントのパルスに対する組み合わせ応答であるそれぞれのペン信号を前記ペンに生ぜしめるようにしたグラフィックタブレットにおいて、該グラフィックタブレットが、前記ペン信号の極大値の両側におけるペン信号の形状から前記タブレットに沿う第１方向におけるペン速度を導出する検出ユニットを具えるようにしたことを特徴とするグラフィックタブレット。
【請求項５】
前記検出ユニットは、前記ペン信号における極大値の両側における立上がり縁と立下り縁との２つの縁間の距離から前記第１方向におけるペン速度を求めるべく構成されるようにしたことを特徴とする請求の範囲４に記載のグラフィックタブレット。
【請求項６】
前記グラフィックタブレット及びペンは、前記導体パターンにおける電圧を前記ペンに容量的に転送して、前記ペン信号とするのに適するようにしたことを特徴とする請求の範囲５に記載のグラフィックタブレット。
【請求項７】
前記導体パターンは、前記タブレットに平行に延在する平面内に互いに平行で、真直ぐな第１組の導体を具え、これらの導体の方向を前記第１方向に対して垂直に延在する方向とし、且つ前記第１の駆動ユニットは、前記第１組の導体に前記第１系列を生成すべく構成されるようにしたことを特徴とする請求の範囲６に記載のグラフィックタブレット。
【請求項８】
前記導体パターンは、前記第１組の導体に対して垂直に延在する第２組の平行導体を具え、前記グラフィックタブレットは前記第２組の導体に第２系列のエレメントを生成する第２の駆動ユニットを具え、且つ前記検出ユニットは、前記第１方向におけるペン速度を求めるのと同様な方法で前記タブレットに沿う第２方向におけるペン速度を求めるべく構成されるようにしたことを特徴とする請求の範囲７に記載のグラフィックタブレット。
【請求項９】
前記検出ユニットが、前記第１系列のエレメントによって生ぜしめられる前記ペン信号の極大値の位置から前記タブレットに沿う第１方向におけるペン位置を導出すべく構成され、且つ前記検出ユニットが、前記第２系列のエレメントによって生ぜしめられるペン信号の極大値の位置から前記タブレットに沿う第２方向におけるペン位置を導出すべく構成されるようにしたことを特徴とする請求の範囲８に記載のグラフィックタブレット。
【請求項１０】
前記ペン信号をろ波するアダプティブ低域通過フィルタを具え、該フィルタのフィルタリングの度合いがペン速度の関数となるようにしたことを特徴とする請求の範囲４に記載のグラフィックタブレット。
【発明の詳細な説明】
本発明は、規則的な導体パターンを有するグラフィックタブレットに沿う或る方向におけるペンの速度を、一連のエレメントの系列によってペンにもたらされる電磁信号を測定することにより求める方法であって、前記各エレメントは、前記導体パターンのそれぞれの導体に生成される一組の一連の電気パルスから成り、且つ前記系列の各エレメントは、当該エレメントのパルスに対する組み合わせ応答であるペン信号を前記ペンに生ぜしめるようにしてペン速度を求める方法に関するものである。
本発明は、ペンと、規則的な導体パターンと、一連のエレメントの第１系列を生成する第１の駆動ユニットとを具えており、前記各エレメントは、前記導体パターンのそれぞれの導体に生成される一組の一連の電気パルスから成り、前記第１系列の各エレメントは、当該エレメントのパルスに対する組み合わせ応答であるそれぞれのペン信号を前記ペンに生ぜしめるようにしたグラフィックタブレットにも関するものである。
グラフィックタブレットはデータ入力装置として広く用いられている。指示手段（以後ペンと称する）をタブレット上の或る特定の個所又はその近くに位置させることによって、ユーザは或る所定の動作を慣例の方法でトリガさせることができる。概して、グラフィックタブレットはＬＣＤ表示スクリーンと一体に構成される。このような組合せの第１の利用法は、ユーザのオプションを表す記号を表示スクリーン上に再現させて、ユーザが斯様な記号付近にペンを位置させることによりグラフィックタブレットによってユーザオプションを選択できるようにすることである。第２の利用法は、例えばペンによってタブレット上に文を書き込むことによって文書を入力するワード処理アプリケーション用の文書入力である。こうした２通りの利用法にとっては、タブレットに沿うペンの位置を正確に求めることが重要である。
米国特許第５，２２９，５５１号によれば、ペンの位置だけでなく、ペンの速度も求めている。これは、ペンの位置をより一層正確に求めるには速度情報を用いることができるからである。ペンの位置は２方向にて逐次求められるから、一種のヒステリシスの影響が生じる。この影響は、種々のパラメータの１つとしてペン速度を有する補正アルゴリズムを利用することにより補償することができる。
前記米国特許によると、先ずマトリックスパターンに配列したそれぞれの導体に逐次パルスを発生させ、これらのパルスによって生じるペン信号からペン位置を導出することによりペン位置を求めるようにしている。その後、斯様にして求めた多数の連続するペン位置から、タブレットに沿う方向におけるペン速度を導出する。最後に、この速度情報を用いて、前記ヒステリシスの影響を補償するようにしている。この間接的な速度決定方法の欠点は、測定値が有効に用いられていないと云うことにある。
本発明の目的は、特に、ペン信号に含まれている情報をもっと有効に利用する前述した種類の方法を提供することにある。このために、本発明による方法は、前記方向におけるペン速度をペン信号における極大値の両側におけるペン信号の形状から導出することを特徴とする。なお、ペン信号の形状が速度に依存することは実験的に確められている。
本発明によるグラフィックタブレットは、該グラフィックタブレットが、前記ペン信号の極大値の両側におけるペン信号の形状から前記タブレットに沿う第１方向におけるペン速度を導出する検出ユニットを具えるようにしたことを特徴とする。
好適実施例にて立証する本発明の利点は、一方向における１つの位置を求めるために発生させるサンプルによって、これと同じ方向におけるペン速度を十分に求めることができると云うことにある。従って、その方向における速度を求めるのに、第２位置を求める必要がない。さらに、ペン信号における情報が有効に利用され、しかも使用する測定ペン位置は少なくても、得られた速度情報に基づいて補間法によりタブレットに沿うペンの軌跡を正確に求めることができる。速度情報は、ペン位置の抽出前に雑音を抑圧するためにペン信号を適切にフィルタ処理するのに用いることもできる。速度情報のこのような用途については米国特許第５，０５３，７５７号に開示されている。ペン速度に関する情報は、正確な位置測定以外の例えば、筆跡認識のような他の面にも有効である。
本発明の他の興味ある要点は従属請求項に記載した通りである。関連する従来技術には本願人の出願に係る米国特許第５，２３１，３８１号（ＰＨＮ１３．１００）及び米国特許５，４０２，１５１号（ＰＨＮ１３．１００）と、米国特許出願第０８／６０２，５４７号（ＰＨＮ１５．２１０）及び第０８／６０３，９５８（ＰＨＮ１５．２０９）に対応する欧州特許出願ＥＰ−Ａ０７５６７３３及びＥＰ−Ａ０７５６７２３とがある。
以下本発明を添付図面を参照して好適実施例につき説明するに、ここに：
図１はグラフィックタブレット及びその一部を成すペンを示し、
図２はタブレットの好適実施例を図解的に示したものであり、
図３は好適実施例に用いられる検出信号を示し、
図４は好適実施例に関連するペン信号の一例を示し、
図５は好適実施例のペン信号に及ぼすペン速度の影響を示した図である。
図１はグラフィックタブレット１００の例を示す。このタブレットは導電ワイヤ１０４を介してペン１０２に接続されている。ペン１０２の操作によってユーザはタブレット１００に接続されているか、又はそれと一体化したデータ処理ユニット（図示せず）用のデータを入力することができる。
図２は本発明による方法を好適な態様で使用するグラフィックタブレットの構成を図解的に示したものである。タブレット２００は互いに垂直に延在する相対的に絶縁した行導体２０４及び列導体２０６から成る導体パターンを有するＬＣＤ表示スクリーン２０２を具えている。ＶＧＡ標準規格に従って、全部で５２５個の行と、６４０個の列とがあり、画素サイズは約０．３ｍｍである。この導体パターンは第１駆動ユニット、即ち行ドライバ２０８と、第２駆動ユニット、即ち列ドライバ２１０とによって駆動され、これらのドライバは或る所定形状のパルスによって各行及び各列を駆動させることができる。行ドライバ２０８及び列ドライバ２１０は制御ユニット２１６の制御のもとで作動する。
導体パターンは先ず、６０Ｈｚの周波数でＬＣＤ表示スクリーン上に画像を生成する働きをする。図２に示したような導体パターンを有するＬＣＤ表示スクリーンに画像を生成するための様々な原理が知られている。こうした原理に共通していることは、導体パターンに適当な信号を発生させることにより画像を提示させることにある。
導体パターンはペン２１２の位置を求めるための検出信号を供給するのにも適している。ペン２１２の一端には導電性のボールを設けてあり、これで導体パターンでの容量的な電圧結合のためにペン信号が発生し、このペン信号から位置及び速度検出ユニット２１４によって所望情報を取り出す。ペン信号は、導電性のボールを収容している先端部がタブレットに十分に接近している場合にだけ十分強力な信号となる。前記検出信号及び表示スクリーン機能用の信号は、（米国特許第４，６８６，３３２号に開示されているように）時間多重で供給するか、又は（ＥＰ−Ａ０６２２７５４に記載されているように）部分的に同時に供給することができ、この後者の場合には、一方向におけるペンの位置を、画像を生成するのに必要とされる信号と同じ信号によって求める。なお、グラフィックタブレットと表示スクリーンの機能部との特定な一体化は本発明には無関係である。
ペン信号をろ波するフィルタリング処理のためにアダプティブ低域通過フィルタ２１８を設けてあり、このフィルタによるフィルタリングの度合は検出ユニット２１４によって求められるようなペン速度の関数とする。
水平方向、即ちこの実施例では行導体に平行な方向におけるペンの位置及び速度は、列ドライバー２１０に図３に示すような一連のパルスＰで列導体ｘ1〜ｘmを順次駆動させることにより求められる。それぞれの導体を駆動させるこのような一連のパルスのことをここでは“エレメント”と称する。連続するエレメントは一系列を成す。各エレメントのタイミングは制御ユニット２１６によって制御される。従って、或る一定の時間間隔Ｔh内にて全ての列導体が駆動されることにより、それぞれの列導体におけるパルスの時間依存度が正確にわかる。ペン位置を正確に求めるには、通常の動作中にペンが時間間隔Ｔh内にて短い距離しか動かないようにするのが望ましい。実際上、これにはＴhの上限を約２０ｍｓとする。
他の実施例では、幾つかの列導体を駆動させないようにするか、又は数個の隣接する列導体を同時に駆動させるようにすることができる。さらに、一系列の連続エレメントは必ずしも同じとする必要はない。例えば、最初は偶数番目の全ての列導体を駆動させ、その後奇数番目の全ての列導体を駆動させるか、或いは最初に列導体ｘ1〜ｘmを駆動させ、その後に列導体ｘm〜ｘ1を駆動させることができる。パルス形状は、特にパルスをＬＣＤ表示スクリーン上に画像を生成するのにも用いる場合には他の形状とすることも可能であり、この場合、ＬＣＤ表示スクリーンは或る特定な形状のパルスで駆動させるように構成する。
図４は好適実施例にてエレメントのパルスによる容量性結合によってペンに発生されるペン信号４００の形状を示したものである。このペン信号の包絡線４０２はベル状をしている。パルスの付与時にペンに最も近い位置にある列導体がペン信号に最大の貢献をする。ペン信号の包絡線が最大となる時点は、このペン信号を順次整流し、ろ波し、且つサンプリングしたものに基づいて図２の検出ユニット２１４にて求められる。パルスの付与中にペンに最も近い列導体、従って水平方向におけるペン位置の値は、この場合には付与パルスの既知の時間依存度から簡単に導出することができる。
図５は前記パルスによる列導体の駆動中におけるペンの水平方向の動きの影響を示したものである。曲線５００はペンの休止状態にて測定されるペン信号である。ペン信号の包絡線のベル状部分の幅は水平方向のペン速度の関数として変化する。ペンが列導体ｘmの方へと動く場合、ペン信号に最大の貢献をする列導体の両側の列導体は、これらの導体が駆動される瞬時にペンの近くに位置することになる。従って、これらの列導体は、ペンが休止状態にある場合よりもペン信号に比較的大きな貢献をする。このためにベル形状の幅が広くなる（曲線５０２）。これに対し、ペンが列導体ｘ1の方へと動く場合には反対の状態が生じる。この場合には、ペン信号に最大の貢献をする列導体の両側における列導体は、これらの導体が駆動される際にペンから離れた所に位置する。従って、これらの列導体は、ペンが休止状態にある場合よりもペン信号への貢献度が比較的小さくなる。従って、ベル形状が狭くなる（曲線５０４）。それぞれの列導体を経てこの好適実施例のパルス以外の連続パルスによってもペン信号に斯様な速度依存効果をもたらすことができる。図２の検出ユニット２１４は水平方向の位置を求めるために得るサンプルと同じサンプルからベル形状の幅を決定する。このために、検出ユニット２１４はベル形状の立上り縁と立下り縁の双方にて、ベル形状がその最大値の１／２となる時点を求める。このようにして求めた２つのサンプル間の時間距離がベル形状の幅に対する目安となる。その後、検出ユニット２１４は斯くして得た値を、水平方向速度の大きさと、その方向との双方がわかる表と比較する。ペン信号の幅から水平方向速度を推論する他の方法として、例えば実験的に得た式を用いて求めることもできる。
好適実施例において、単一のエレメントによるペン信号は、一方向に沿うペン位置及びその速度を求めるのに十分である。この処理を繰り返して一系列のエレメントを起生させる。
タブレットの寸法が限られていると云うことがベル形状の対称性を乱すと云うことに留意すべきである。この非対称性は図面には示してない。本発明の他の実施例では、この非対称性を用いてペン速度を求めることができるようにする。
垂直方向、即ち列導体に平行な方向におけるペンの位置及び速度は、行導体ｙ1〜ｙn及び第２系列のエレメントによって同様に求められる。図２に（ｘ，ｙ）及び（ｖx，ｖy）にてそれぞれ示した斯様にして得られる位置及び速度情報は前述した方法でタブレットに用いるか、前述したデータ処理ユニットに供給することができる。
【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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