JP2008123485A - 信号処理の方法及び装置、ならびに信号処理を使用する慣性位置決め装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】加速信号を取得するステップと、加速信号をフィルタリングするために第一のフィルタリングプロセスによってフィルタリング信号を形成するステップと、処理された信号を形成するために第二のフィルタリングプロセスを処理するステップとを備える、位置決め装置から発生する感知可能信号を信号処理する方法。
【選択図】図1
Description
典型的な機械式マウスは、ボールが入ったケースを備え、ボールの一部はケースの下側を通って突出している。ユーザが平らな表面でマウスを動かすと、ボールが回転し、ケースの中に装置されているセンサによって検出される。残念なことに、このようなマウスの移動部分は汚れやすく、センサがボール回転を誤って測定する原因となる。
典型的なLED光マウスは、相補型金属酸化膜半導体(CMOS)センサの上に、十分な粗度の表面で光を跳ね返す小さな赤い発光ダイオード(LED)を有する。CMOSセンサは分析のためにデジタル信号プロセッサ(DSP)に各画像を送信し、DSPは画像において表面の粗度によって生じる陰影のパターンを検出し、前回の画像の後にそれらのパターンがどのように移動したのかを確かめることができる。
DSPは一連の画像上のパターンの変化に基づいて、マウスがどのくらい遠くまで移動したのかを判断し、対応する座標をコンピュータに送信する。しかしながら、LED光マウスの作業面が大理石、タイルまたは金属等から作られる滑らかな表面である場合には、このようなマウスがスムーズに動作できない可能性がある。レーザマウスは、標準的なLEDをベースにした光マウスよりもさらに多くの表面パターンの変形を検出するためにコヒーレント光を発することができる高度光マウスである。それにも関わらず、このようなレーザマウスはガラス、アクリル等から作られる透明な表面上で動作する間は流れるように動作できない。
しかしながら、統合動作は、慣性検知モジュールが、表示装置上に表示されているカーソルの移動を制御するため、表面上にある間に動作する位置決め装置の変位を検出し、測定するためにそれが使用されているとき、慣性検知モジュールによって実行される。そのため、変位に対応する特定の雑音は、表示装置でカーソルを正確に制御、移動する困難を引き起こす統合動作によって増幅される。
すでに雑音問題を解決するために進展されたいくつかの研究がある。その中の一つは、TW特許番号第0519263号に開示されている慣性位置決め装置である。
前記慣性位置決め装置は慣性位置決め装置の加速を決定するために加速度計を使用し、次に加速信号に対応する雑音が排除でき、カーソルの制御が改善されるように、検出された加速の信号を処理するために調整可能なデジタル低域通過フィルタを使用する。
しかしながら、低域通過フィルタによって実行されるデジタルフィルタリングは高サンプリング周波数を必要とするため、慣性位置決め装置を保持するユーザはアナログフィルタリングを使用することによって感じられない反応が遅い感じを経験する。
加えて、デジタル低域通過フィルタによって必要とされ、膨大な量の生成される係数及び数値を記憶するために、大量のメモリが必要とされ、慣性位置決め装置のコスト及び負荷が増加する。
信号処理方法は位置決め装置によって発生する少なくとも一つの加速信号を処理し、このようにして電気装置のディスプレイに表示されるカーソルが相応して移動できるようにするために適応される。
信号処理方法はステップ10で開始する。
ステップ10では、位置決め装置から発生する加速信号が取得され、次に流れはステップ11に進む。
ステップ11では、加速信号はフィルタリング信号を形成するための雑音フィルタリングの第一のフィルタリングプロセスによってフィルタリングされ、次に流れはステップ12に進む。
ステップ12では、フィルタリング信号は、デジタル信号を形成するために変換、デジタル化され、それから流れはステップ13に進む。
図2Aでは、変換はステップ120で開始する。
ステップ120では、フィルタリング信号のある特定の部分が、差動増幅信号を形成するためにフェッチされ、増幅され、次に流れはステップ121に進む。
ステップ121では、差動増幅信号がアナログ/デジタル変換器によってデジタル信号に変換される。
ステップ13では、デジタル信号が処理された信号を形成するために第二のフィルタリングプロセスによって処理されてから、ステップ14に進む。
第一のフィルタリングプロセスはそれらの高周波の雑音をフィルタリングすることを目的としているので、したがって、わずかに低い周波数の特定の雑音が見逃されるため、ステップ13の目的はステップ11の第一のフィルタリングプロセスによってフィルタリングできない雑音を除去することであることが留意される。
したがって、第二のフィルタリングプロセスはオーバーサンプリングによってそれらの雑音の強度を削減するために実行される。
本発明の好適実施形態の信号処理方法で使用される第二のフィルタリングプロセスのステップを描く図3Aを参照する。
図3Aでは、第二のフィルタリングプロセスがステップ130aで開始する。
ステップ130aでは、デジタル信号が複数のサンプリングされる信号を取得するためにオーバーサンプリングされ、それから流れがステップ131aに進む。
ステップ131aでは、複数のサンプリングされた信号が平均化される、あるいは処理された信号を獲得している。
図3Bでは、第二のフィルタリングプロセスはステップ130bで開始する。
ステップ130bでは、デジタル信号は複数のサンプリングされた信号を取得するためにオーバーサンプリングされ、次に流れはステップ131bに進む。
ステップ131bでは、フーリエ変換は相応して複数のスペクトル信号を形成するために複数のサンプリングされた信号で実行され、次に流れはステップ131cに進む。
ステップ131cでは、逆フーリエ変換によって処理された信号に変換される一方、複数のスペクトル信号はフィルタリングされる。
ステップ14では、処理された信号は変位信号に変換され、それから流れはステップ15に進む。
ステップ15では、電気装置はゲームコンソールまたはコンピュータ等である場合があるのに対し、変位信号は電気装置に送信される。
図4の信号処理装置21はフィルタ210と、差動増幅器211と、アナログ/デジタル変換器212と、ポストプロセッサ213とを備え、フィルタ210はフィルタリング信号を形成するために加速信号の雑音を取り除くために使用される。
この好ましい実施形態では、フィルタはアナログマルチレベルのアクティブ低域通過フィルタであり、必要とされるサンプリング周波数及び必要とされるメモリは、それらの従来の技術の位置決め装置で実行される従来のデジタルフィルタリングと比較して、アナログフィルタリング手段がそれによって採用されるので削減することができ、したがって慣性位置決め装置の電力消費はその結果削減される。
したがって、非常に高いサンプリング周波数のデジタルフィルタリングにより引き起こされる従来の位置決め装置の反応が遅い感覚は、本発明の信号処理装置で実行されるアナログフィルタリングを使用することによって回避できる。
加えて、従来のデジタル低域通過フィルタによって生じる膨大な量の係数及び数値を記憶するために必要とされる大量のメモリは、対応する慣性位置決め装置のコスト及び負荷が削減できるようにもはや必要とされない。
本発明の信号処理装置によって発生する作動増幅信号を示す概略図である図5を参照する。
差動増幅器211は、フェッチされた信号91を形成するためにフィルタリング信号90の特定の部分をフェッチしてから、差動増幅信号92を形成するためにフェッチされた信号91を増幅するために使用される。
フェッチされた信号91が本好適実施形態では1.65倍、増幅されることが留意されるが、それはそれによって制限されず、したがってその対応するハードウェアに関して変えることができる。さらに、アナログ/デジタル変換器212は、差動増幅信号92を受信し、デジタル信号に変換するために使用される。
図4Bでは、ポストプロセッサ213はオーバーサンプリング装置2130と、算術論理装置2131からさらに構成されている。
オーバーサンプリング装置2130は、デジタル信号をオーバーサンプリングし、このようにして複数のサンプリングされた信号を形成するために使用される。
そして、算術論理装置2131はプロセス信号を形成するために複数のサンプリングされた信号を受信し、平均化するために使用される。
図4Aに見られるように、処理された信号は、インタフェースモジュール22及び無線伝送モジュール23によって電気装置24に送信される。
加速信号は、マルチレベルアクティブフィルタによってフィルタリングされているが、フィルタリングされた加速信号に存在するなんらかの高周波雑音が依然として存在しているが、単に減衰されていることが公知である。
図6Aでは、信号は10msごとにサンプリングされるため、いくつかの高周波雑音93はサンプリングされ、処理され、特定の誤解を引き起こす。
したがって、オーバーサンプリングの第二の雑音フィルタリングを可能にするためのポストプロセッサ213を使用することが必要とされる。
図6Bに示されている実施形態として、信号は1msごとにサンプリングされ、信号は10サンプリング信号D1〜D10を取得するために10msごとに10回サンプリングされる。
その後、十個のサンプリングされた信号は、雑音を取り除き、処理された信号Data1を取得するために平均化される。
慣性位置決め装置3は、上部シェル301と下部シェル302から構成される中空の筐体30を有する。収容空間が上部シェル301と下部シェル302の封入によって形成されると、収容空間は慣性位置決め装置3の必要な回路及び構成要素を受け入れることができる。
図7に見られるように、回路版のフロントエンドは慣性位置決め装置3のユーザによって押されるプレスキーと構成されているが、回路版31は下部シェル302に装置される。
さらに、回路基盤は慣性検知モジュール32、信号処理装置33、インタフェースモジュール34、及び伝送モジュール35から構成される。
慣性感知モジュール32が、慣性位置決め装置3で画定される少なくとも軸に関して加速を検出し、測定できる加速度計であるのに対し、慣性検知モジュール32は、慣性位置決め装置3の運動を検知し、したがって少なくとも加速信号を相応して発生できる。
この好適実施形態では、慣性検知モジュール32が、X座標及びY座標に関して加速を検出し、測定することができる加速度計である。
信号処理装置33は、加速信号を処理し、このようにして処理された信号を相応して形成できるようにするために慣性検知モジュール32に結合される。
信号処理装置は前述されたものとして構成され、したがって本書にさらに説明されないことが留意される。
伝送モジュール35は、変位信号を受信し、電気装置に送信できるようにするためにインタフェースモジュール34に結合されている。
伝送モジュール35は無線伝送モジュールである場合、あるいはUSBインタフェース等の伝送インタフェースに接続されているケーブルを通して電気装置に変位を送信できる有線伝送モジュールである場合があることが留意される。
電気装置がコンピュータである場合には、変位信号はコンピュータのディスプレイ上に表示されるカーソルの移動を制御するためのコンピュータによって活用される。電気装置がゲームコンソールである場合、変位信号は、相応して、及び対話的に動作あるいは移動するために、ゲームコンソール上でプレイするゲームの目的を制御するためのゲームコンソールによって活用される。
本発明の信号処理方法、及び図8の表に示されている従来技術の方法の結果として、オーバーサンプリング技法を用いる信号処理方法は、比較的より正確な処理結果を生じさせることができる。
したがって、添付請求項は、本発明の精神及び範囲から逸脱しないすべての実施形態を対象とすることを目的とする。
Claims (20)
- 位置決め装置によって発生する信号を処理するために適応される信号処理方法であって、
位置決め装置から加速信号を取得するステップと、
第一のフィルタリングプロセスで加速信号をフィルタリングすることによってフィルタリング信号を形成するステップと、
フィルタリング信号をデジタル信号に変換するステップと、
処理された信号を形成するために第二のフィルタリングプロセスでデジタル信号を処理するステップと、
を備える信号処理方法。 - 第二のフィルタリングプロセスが、
複数のサンプリングされた信号を取得するためのデジタル信号をオーバーサンプリングするステップと、
処理された信号を取得するために複数のサンプリング信号を平均化するステップと、
をさらに備える請求項1に記載の信号処理方法。 - 第二のフィルタリングプロセスが、
複数のサンプリングされた信号を取得するためにデジタル信号をオーバーサンプリングするステップと、
複数のスペクトル信号を相応して形成するために、複数のサンプリングされた信号でフーリエ変換を実行するステップと、
逆フーリエ変換によって複数のフィルタリングされたスペクトル信号を、処理された信号に変換する一方で、複数のスペクトル信号をフィルタリングするステップと、
をさらに備える請求項1に記載の信号処理方法。 - 処理された信号を変位信号に変換するステップと、
変位信号を電気装置に送信するステップと、
をさらに備える請求項1に記載の信号処理方法。 - 電気装置がゲームコンソールと、コンピュータとからなるグループから選択される装置である請求項4に記載の信号処理方法。
- フィルタリング信号の変換することが、さらに
差動増幅信号を形成するためにフィルタリング信号の特定の部分をフェッチし、増幅するステップと、
デジタル信号を形成するための差動増幅信号でデジタル変換を実行するステップと、
をさらに備える請求項1に記載の信号処理装置。 - 慣性検知モジュールから加速信号を受信し、処理するための信号処理装置であって、
フィルタリングされた信号を形成するために受信された加速信号で第一の雑音フィルタリングプロセスを実行するためのフィルタと、
フィルタリングされた信号を受信し、デジタル信号に変換するためのフィルタに結合されるアナログ/デジタル変換器と、
処理された信号を形成するために、デジタル信号を受信し、デジタル信号上で第二の雑音フィルタリングプロセスを実行できるようにするためにアナログ/デジタル変換器に結合されるポストプロセッサと、
を備える慣性検知モジュールから加速信号を受信し、処理するための信号処理装置。 - フィルタがマルチレベルアクティブ低域通過フィルタである請求項7に記載の信号処理装置。
- ポストプロセッサが、
複数のサンプリングされた信号を形成するためにデジタル信号をオーバーサンプリングできるオーバーサンプリング装置と、
処理された信号を相応して形成するために、複数のサンプリングされた信号を受信し、平均化することができる算術論理装置と、
をさらに備える請求項7に記載の信号処理装置。 - ポストプロセッサがさらに、
複数のサンプリングされた信号を形成するためにデジタル信号をオーバーサンプリングできるオーバーサンプリング装置と、
複数のスペクトル信号を形成してからフィルタリングし、複数のスペクトル信号を逆フーリエ変換によって処理された信号に変換するために、複数のサンプリングされた信号を受信し、フーリエ変換することができる算術論理装置と、
をさらに備える請求項7に記載の信号処理装置。 - フィルタ及びアナログ/デジタル変換器に結合されている差動増幅器と、
をさらに備える請求項7に記載の信号処理装置。 - 慣性位置決め装置の運動を検知し、このようにして少なくとも一つの加速信号を相応して発生できる慣性検知モジュールと、
慣性検知モジュールに結合される信号処理装置と、
処理信号を受信し、変位信号に変換できるようにするために信号処理装置に結合されているインタフェースモジュールと、
変位信号を受信し、電気装置に送信できるようにするためにインタフェースモジュールに結合される伝送モジュールと、
を備え、信号処理装置が、さらに、
フィルタリング信号を形成するために少なくとも一つの加速信号をフィルタリングするためのフィルタと、
フィルタリング信号を受信し、デジタル信号に変換できるようにするためにフィルタに結合されるアナログ/デジタル変換器と、
処理された信号を形成するためにデジタル信号を受信し、デジタル信号で雑音フィルタリングプロセスを実行できるようにするためにアナログ/デジタル変換器に結合されるポストプロセッサと、
を備える慣性位置決め装置。 - フィルタがマルチレベルアクティブ低域通過フィルタである請求項12に記載の慣性位置決め装置。
- ポストプロセッサが、
複数のサンプリングされた信号を形成するためにデジタル信号をオーバーサンプリングできるオーバーサンプリング装置と、
処理された信号を相応して形成するために複数のサンプリングされた信号を受信し、平均化することができる算術論理装置と、
をさらに備える請求項12に記載の慣性位置決め装置。 - ポストプロセッサが、
複数のサンプリングされた信号を形成するためにデジタル信号をオーバーサンプリングできるオーバーサンプリング装置と、
複数のスペクトル信号を形成してからフィルタリングし、複数のスペクトル信号を逆フーリエ変換で処理された信号に変換するために、複数のサンプリングされた信号を受信し、フーリエ変換できる算術論理装置と、
をさらに備える請求項12に記載の慣性位置決め装置。 - フィルタと、アナログ/デジタル変換器に結合される差動増幅器と、
をさらに備える請求項12に記載の慣性位置決め装置。 - 慣性検知モジュールが少なくとも加速度計をさらに備える請求項12に記載の慣性位置決め装置。
- 慣性検知モジュールが少なくとも一つのジャイロスコープをさらに備える請求項12に記載の慣性位置決め装置。
- 伝送モジュールが、有線伝送モジュールと無線伝送モジュールからなるグループから選択される構成要素である請求項12に記載の慣性位置決め装置。
- 電気装置がゲームコンソールと、コンピュータとからなるグループから選択される装置である請求項12に記載の慣性位置決め装置。
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