(57)【要約】【課題】Ｘ軸歪みセンサ及びＹ軸歪みセンサを備えた一般的な感圧式ポインティングデバイスを用いて、ポインタの移動操作入力及びクリック操作入力を可能にする【解決手段】感圧式ポインティングデバイス１１は、歪みセンサ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ及び１１ｄを備えている。Ｘ軸方向の歪み電圧、Ｙ軸方向の歪み電圧及びＺ軸方向の歪み電圧は、それぞれ点１１ｅ、１１ｆ及び１１ｇから出力される。Ｘ軸方向の歪み電圧及びＹ軸方向の歪み電圧は、スイッチＳＷ３がオンのときにスイッチＳＷ１及びＳＷ２により交互に演算増幅回路４に入力される。Ｚ軸方向の歪み電圧はスイッチＳＷ３がオフのときに演算増幅回路３に入力される。演算増幅回路３及び４の出力は、スイッチＳＷ４及びＳＷ５により交互にＡＤＣ５に入力され、デジタル処理回路で処理される。【選択図】図１
2005275628.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポインティングデバイスから出力される信号を処理する信号処理装置であって、前記ポインティングデバイスは、その操作部のＸ軸及び／又はＹ軸のプラス方向とマイナス方向に対する操作による検知信号を前記Ｘ軸及び／又はＹ軸のプラス方向又はマイナス方向の一方に対する操作とプラス方向とマイナス方向の双方に対する操作とを識別可能に出力する検知手段と、前記検知手段から前記Ｘ軸及び／又はＹ軸のプラス方向又はマイナス方向の一方に対する操作による検知信号を取り出す第１の出力手段と、前記検知手段から前記Ｘ軸及び／又はＹ軸のプラス方向とマイナス方向の双方に対する操作による検知信号を取り出す第２の出力手段とを備え、前記信号処理装置は、前記第１の出力手段の出力信号をポインタの移動操作信号として処理し、前記第２の出力手段の出力信号をクリック操作信号として処理することを特徴とする信号処理装置。
【請求項２】
前記検知手段は、Ｘ軸及び／又はＹ軸のプラス方向の操作による荷重に応じて抵抗値が変化する第１の抵抗素子と、その第１の抵抗素子と直列接続されたＸ軸及び／又はＹ軸のマイナス方向の操作による荷重に応じて抵抗値が変化する第２の抵抗素子とを備え、その直列接続回路の一端に電源が供給され、前記抵抗素子同志の接続点に接続された端子を前記第１の出力手段とし、前記直列接続回路の電源側の端に接続された端子を第２の出力手段としたことを特徴とする請求項１記載の信号処理装置。
【請求項３】
前記Ｘ軸方向の移動操作信号及びＹ軸方向の移動操作信号を切り換えて出力する第１のスイッチング回路と、前記第１のスイッチング回路から出力された前記Ｘ軸方向の移動操作信号及びＹ軸方向の移動操作信号を増幅する第１の増幅回路と、前記クリック操作信号を増幅する第２の増幅回路と、前記第１及び第２の増幅回路の出力信号を切り換えて出力する第２のスイッチング回路と、前記第１及び第２のスイッチング回路を制御する制御回路とを備え、
前記制御回路は、前記第１のスイッチング回路が所定の周期毎に前記Ｘ軸方向の移動操作信号及びＹ軸方向の移動操作信号を交互に出力するように切り換え制御するとともに、前記第２のスイッチング回路が前記所定の周期毎に前記第１及び第２の増幅回路の出力信号を交互に出力するように切り換え制御することを特徴とする請求項１記載の信号処理装置。
【請求項４】
前記Ｘ軸方向の移動操作信号、Ｙ軸方向の移動操作信号及びクリック操作信号を切り換えて出力するスイッチング回路と、前記スイッチング回路から出力された前記Ｘ軸方向の移動操作信号、Ｙ軸方向の移動操作信号及びクリック操作信号を増幅する増幅回路と、前記スイッチング回路を制御する制御回路とを備え、
前記制御回路は、前記スイッチング回路が所定の周期毎に前記Ｘ軸方向の移動操作信号、Ｙ軸方向の移動操作信号及びクリック操作信号を循環的に出力するように切り換え制御することを特徴とする請求項１記載の信号処理装置。
【請求項５】
前記Ｘ軸方向の移動操作信号を増幅する第１の増幅回路と、前記Ｙ軸方向の移動操作信号を増幅する第２の増幅回路と、前記クリック操作信号を増幅する第３の増幅回路と、前記第１乃至第３の増幅回路の出力信号を切り換えて出力するスイッチング回路と、前記スイッチング回路を制御する制御回路とを備え、
前記制御回路は、前記スイッチング回路が所定の周期毎に前記Ｘ軸方向の移動操作信号、Ｙ軸方向の移動操作信号及びクリック操作信号を循環的に出力するように切り換え制御することを特徴とする請求項１記載の信号処理装置。
【請求項６】
前記クリック操作信号をコピーするカレントミラー回路を備えたことを特徴とする請求項１記載の信号処理装置。
【請求項７】
前記Ｘ軸方向の移動操作信号を増幅する第１の増幅回路と、前記Ｙ軸方向の移動操作信号を増幅する第２の増幅回路と、前記カレントミラー回路の出力電流を電圧に変換する電流ー電圧変換回路と、前記電流ー電圧変換回路の出力信号を増幅する第３の増幅回路と、前記第１乃至第３の増幅回路の出力信号を切り換えて出力するスイッチング回路と、前記スイッチング回路を制御する制御回路とを備え、
前記制御回路は、前記スイッチング回路が所定の周期毎に前記Ｘ軸方向の移動操作信号、Ｙ軸方向の移動操作信号及びクリック操作信号を循環的に出力するように切り換え制御することを特徴とする請求項６記載の信号処理装置。
【請求項８】
前記Ｘ軸方向の移動操作信号を増幅する第１の増幅回路と、前記Ｙ軸方向の移動操作信号を増幅する第２の増幅回路と、前記第１及び第２の増幅回路の出力信号を切り換えて出力するスイッチング回路と、前記カレントミラー回路の出力電流に応じて発振周波数が変化する発振回路と、前記発振回路の発振周波数を測定する周波数測定回路と、前記スイッチング回路を制御する制御回路とを備え、
前記制御回路は、前記スイッチング回路が所定の周期毎に前記Ｘ軸方向の移動操作信号及びＹ軸方向の移動操作信号を交互に出力するように切り換え制御することを特徴とする請求項６記載の信号処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポインティングデバイスから出力される信号を処理する信号処理装置に関し、特にＸ、Ｙの２軸の荷重センサを備えた感圧式ポインティングデバイスを用いてポインタの移動操作入力及びクリック操作入力を可能にした信号処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ノートパソコンのキーボード等に設けられている感圧式ポインティングデバイスは、ユーザがデバイスの操作部を指先で所望の方向に押圧すると、デバイスに内蔵された歪みセンサがその方向の荷重を検知し、その検知信号を処理することにより、ノートパソコンの表示装置に表示されているカーソル等のポインタが移動するように構成されている。このとき、ポインタの移動方向はデバイスの先端に加えられた荷重の方向に対応して決定され、移動速度は荷重の大きさに対応して決定される。
【０００３】
従来、感圧式ポインティングデバイス（以下、ポインティングデバイスということがある）の出力信号を処理する装置としては特許文献１に記載された操作入力装置がある。図９はこのような装置の構成を示す図である。
【０００４】
この信号処理装置１２１には、感圧式ポインティングデバイス１３１の出力信号が入力される。感圧式ポインティングデバイス１３１は、図示されていない操作部の操作によるＸ軸のプラス方向（以下、＋Ｘ方向という）の荷重を検知する歪みセンサ１３１ａと、Ｘ軸のマイナス方向（以下、−Ｘ方向という）の荷重を検知する歪みセンサ１３１ｂと、Ｙ軸のプラス方向（以下、＋Ｙ方向という）の荷重を検知する歪みセンサ１３１ｃと、Ｙ軸のマイナス方向（以下、−Ｙ方向という）の荷重を検知する歪みセンサ１３１ｄとを備えている。ここで、Ｘ軸とはユーザから見てポインティングデバイス１３１の操作部に対して左右又は横方向の軸であり、Ｙ軸とは前後又は縦方向の軸である。また、このＸ軸はポインティングデバイス１３１が設けられたノートパソコン等のディスプレイ上の左右又は横方向に対応し、Ｙ軸は前後又は縦方向に対応する。
【０００５】
歪みセンサ１３１ａ、ｂ、ｃ、ｄはピエゾ抵抗素子のような歪みゲージで構成されており、図示されていない操作部をそれぞれ＋Ｘ方向、−Ｘ方向、＋Ｙ方向、−Ｙ方向に操作すると、その操作方向に応じてそれぞれ歪みセンサ１３１ａ、ｂ、ｃ、ｄが下方に押圧され、その荷重により抵抗値が変化するように構成されている。また、歪みセンサ１３１ａと１３１ｂとが直列に接続され、歪みセンサ１３１ｃと１３１ｄとが直列に接続されている。さらに、直列接続回路同士が並列に接続され、その並列接続回路に電源電位Ｖddが供給される。荷重のない状態では、４個の歪みセンサの抵抗値は等しいが、ポインティングデバイスの操作部を＋Ｘ方向、−Ｘ方向、＋Ｙ方向、−Ｙ方向に押圧すると、押圧された方向の歪みセンサ１３１ａ、ｂ、ｃ、ｄの抵抗値が変化し、歪みセンサ１３１ａと１３１ｂとの接続点１３１ｅからＸ軸方向の歪みが電圧変化として検出され、歪みセンサ１３１ｃと１３１ｄとの接続点１３１ｆからＹ軸方向の歪みが電圧変化として検出される。このとき、操作部を斜め方向（Ｘ軸及びＹ軸を含む平面内でＸ軸及びＹ軸に平行でない方向）に押圧すると、押圧方向のベクトルに対するＸ軸方向の成分の歪み及びＹ軸方向の成分の歪みが検出される。荷重を解除すると、各歪みセンサの抵抗値は荷重のないときの状態に戻り、接続点１３１ｅ、１３１ｆの電位も変化する前の値に戻る。前記接続点１３１ｅ、１３１ｆは、それぞれ信号処理装置１２１の端子１２１ａ、１２１ｂに接続される。
【０００６】
ローパスフィルタ１３２，１３３は、それぞれコンデンサ１３２ａ，１３３ａ及び抵抗１３２ｂ，１３３ｂからなり、後述する演算増幅回路１２３及び１２４の出力信号から低周波ノイズ成分を除去するように、高域遮断周波数が１５０Ｈｚ程度に設定されている。また、ローパスフィルタ１３２の出力側は、信号処理装置１２１の端子１２１ａ及び１２１ｂに接続され、ローパスフィルタ１３３の出力側は、信号処理装置１２１の端子１２１ｃ及び１２１ｄに接続されている。
【０００７】
信号処理装置１２１は、ＣＰＵ１２２ａ、ＲＯＭ１２２ｂ及びＲＡＭ１２２ｃを有し、この信号処理装置１２１全体の制御等を行うデジタル処理回路１２２と、反転入力側が端子１２１ａに接続され、非反転入力側が後述するデジタル−アナログ変換回路（以下、ＤＡＣという）１２６の出力側に接続され、出力側が端子１２１ｂに接続された演算増幅回路１２３と、反転入力側が端子１２１ｃに接続され、非反転入力側が後述するＤＡＣ１２７の出力側に接続され、出力側が端子１２１ｄに接続された演算増幅回路１２４と、演算増幅回路１２３の出力側に接続されたアナログスイッチＳＷ１９と、演算増幅回路１２４の出力側に接続されたアナログスイッチＳＷ２０と、入力側がアナログスイッチＳＷ１９及びＳＷ２０の共通の出力側に接続され、出力側がデジタル処理回路１２２の入力側に接続されたアナログ−デジタル変換回路（以下、ＡＤＣという）１２５と、入力側がデジタル処理回路１２２の出力側に接続され、出力側が演算増幅回路１２３の非反転入力側に接続されたＤＡＣ１２６と、入力側がデジタル処理回路１２２の出力側に接続され、出力側が演算増幅回路１２４の非反転入力側に接続されたＤＡＣ１２７とを備えている。ローパスフィルタ１２２、１２３は、それぞれ演算増幅回路１２３、１２４の帰還回路になっている。
【０００８】
以上の構成を有する信号処理装置１２１の動作を説明する。
ポインティングデバイス１３１の点１３１ｅから出力されたＸ軸方向の歪み電圧は、端子１２１ａから演算増幅回路１２３の反転入力側に供給される。同様に、ポインティングデバイス１３１の点１３１ｆから出力されたＹ軸方向の歪み電圧は、端子１２１ｃから演算増幅回路１２４の反転入力側に供給される。演算増幅回路１２３の非反転入力側には、デジタル処理回路１２２から出力された基準データがＤＡＣ１２６にてアナログ基準電圧に変換され、入力される。演算増幅回路１２４の非反転入力側には、デジタル処理回路１２２から出力された基準データがＤＡＣ１２７にてアナログ基準電圧に変換され、入力される。ここで、歪みセンサ１３１ａ、１３１ｂ、１３１ｃ、１３１ｄの各々の無荷重時の抵抗値をＲｓ、ローパスフィルタ１３２及び１３３における抵抗１３２ｂ及び１３３ｂの各々の抵抗値をＲｆとすると、演算増幅回路１３３及び１３４のゲインはー｛Ｒｆ／（Ｒｓ／２）｝となるので、入力されたＸ軸方向及びＹ軸方向の歪み電圧の変化（±１０ｍＶ程度）をアナログ基準電圧を中心とした電圧変化（±１Ｖ程度）に増幅することができる。
【０００９】
アナログスイッチＳＷ１９及びＳＷ２０には、デジタル処理回路１２２から、図１０に示すような検出周期Ｔ１（例えば１０ｍｓｅｃ）毎に交互にレベルが変化する矩形波Ａsw19及びＡsw20が切り換え制御信号として入力される。アナログスイッチＳＷ１９及びＳＷ２０は、それぞれ矩形波Ａsw19及びＡsw20がハイレベルの期間にオンになり、ローレベルの期間にオフになるので、アナログスイッチＳＷ１９及びＳＷ２０は検出周期Ｔ１で交互にオンになる。このため、アナログスイッチＳＷ１９及びＳＷ２０の共通の出力側、即ちＡＤＣ１２５の入力側には、図１０に示すようにＸ軸方向の歪み電圧及びＹ軸方向の歪み電圧が交互に現れる。これらの歪み電圧はＡＤＣ１２５によりデジタル化され、デジタル処理回路１２２に入力される。
【００１０】
しかしながら、従来の感圧式ポインティングデバイスを備えたコンピュータにおいて、ポインタの位置でコンピュータに指示を入力するためには別途キーを押すことが必要であったため、マウスのようにポインタの移動操作入力（座標入力）及びクリック操作入力が可能なポインティングデバイスと比較すると、操作性が低いという問題点がある。
【００１１】
そこで、このような問題点を解決するため、＋Ｘ方向、−Ｘ方向、＋Ｙ方向、−Ｙ方向の歪みセンサに加えて、操作部によるＸ軸及びＹ軸に垂直な方向の荷重を検知する歪みセンサを備え、ポインタの移動操作入力及びクリック操作入力を可能にした感圧式ポインティングデバイスが提案されている（特許文献２）。
【特許文献１】特開平７−３１９６１７号公報
【特許文献２】特開２００１−３１１６７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、前記特許文献２に記載された感圧式ポインティングデバイスは５個の歪みセンサを備えた特別な構成を有するものであるため、部品点数の増加によりコストが高くなる。従って、本発明は、Ｘ軸歪みセンサ及びＹ軸歪みセンサを備えた一般的な感圧式ポインティングデバイスを用いて、ポインタの移動操作入力及びクリック操作入力を可能にすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
請求項１に係る発明は、ポインティングデバイスから出力される信号を処理する信号処理装置であって、前記ポインティングデバイスは、その操作部のＸ軸及び／又はＹ軸のプラス方向とマイナス方向に対する操作による検知信号を前記Ｘ軸及び／又はＹ軸のプラス方向又はマイナス方向の一方に対する操作とプラス方向とマイナス方向の双方に対する操作とを識別可能に出力する検知手段と、前記検知手段から前記Ｘ軸及び／又はＹ軸のプラス方向又はマイナス方向の一方に対する操作による検知信号を取り出す第１の出力手段と、前記検知手段から前記Ｘ軸及び／又はＹ軸のプラス方向とマイナス方向の双方に対する操作による検知信号を取り出す第２の出力手段とを備え、前記信号処理装置は、前記第１の出力手段の出力信号をポインタの移動操作信号として処理し、前記第２の出力手段の出力信号をクリック操作信号として処理することを特徴とする信号処理装置である。
請求項２に係る発明は、請求項１記載の信号処理装置において、前記検知手段は、Ｘ軸及び／又はＹ軸のプラス方向の操作による荷重に応じて抵抗値が変化する第１の抵抗素子と、その第１の抵抗素子と直列接続されたＸ軸及び／又はＹ軸のマイナス方向の操作による荷重に応じて抵抗値が変化する第２の抵抗素子とを備え、その直列接続回路の一端に電源が供給され、前記抵抗素子同志の接続点に接続された端子を前記第１の出力手段とし、前記直列接続回路の電源側の端に接続された端子を第２の出力手段としたことを特徴とする信号処理装置である。
請求項３に係る発明は、請求項１記載の信号処理装置において、前記Ｘ軸方向の移動操作信号及びＹ軸方向の移動操作信号を切り換えて出力する第１のスイッチング回路と、前記第１のスイッチング回路から出力された前記Ｘ軸方向の移動操作信号及びＹ軸方向の移動操作信号を増幅する第１の増幅回路と、前記クリック操作信号を増幅する第２の増幅回路と、前記第１及び第２の増幅回路の出力信号を切り換えて出力する第２のスイッチング回路と、前記第１及び第２のスイッチング回路を制御する制御回路とを備え、前記制御回路は、前記第１のスイッチング回路が所定の周期毎に前記Ｘ軸方向の移動操作信号及びＹ軸方向の移動操作信号を交互に出力するように切り換え制御するとともに、前記第２のスイッチング回路が前記所定の周期毎に前記第１及び第２の増幅回路の出力信号を交互に出力するように切り換え制御することを特徴とする信号処理装置である。
請求項４に係る発明は、請求項１記載の信号処理装置において、前記Ｘ軸方向の移動操作信号、Ｙ軸方向の移動操作信号及びクリック操作信号を切り換えて出力するスイッチング回路と、前記スイッチング回路から出力された前記Ｘ軸方向の移動操作信号、Ｙ軸方向の移動操作信号及びクリック操作信号を増幅する増幅回路と、前記スイッチング回路を制御する制御回路とを備え、前記制御回路は、前記スイッチング回路が所定の周期毎に前記Ｘ軸方向の移動操作信号、Ｙ軸方向の移動操作信号及びクリック操作信号を循環的に出力するように切り換え制御することを特徴とする信号処理装置である。
請求項５に係る発明は、請求項１記載の信号処理装置において、前記Ｘ軸方向の移動操作信号を増幅する第１の増幅回路と、前記Ｙ軸方向の移動操作信号を増幅する第２の増幅回路と、前記クリック操作信号を増幅する第３の増幅回路と、前記第１乃至第３の増幅回路の出力信号を切り換えて出力するスイッチング回路と、前記スイッチング回路を制御する制御回路とを備え、前記制御回路は、前記スイッチング回路が所定の周期毎に前記Ｘ軸方向の移動操作信号、Ｙ軸方向の移動操作信号及びクリック操作信号を循環的に出力するように切り換え制御することを特徴とする信号処理装置である。
請求項６に係る発明は、請求項１記載の信号処理装置において、前記クリック操作信号をコピーするカレントミラー回路を備えたことを特徴とする信号処理装置である。
請求項７に係る発明は、請求項６記載の信号処理装置において、前記Ｘ軸方向の移動操作信号を増幅する第１の増幅回路と、前記Ｙ軸方向の移動操作信号を増幅する第２の増幅回路と、前記カレントミラー回路の出力電流を電圧に変換する電流ー電圧変換回路と、前記電流ー電圧変換回路の出力信号を増幅する第３の増幅回路と、前記第１乃至第３の増幅回路の出力信号を切り換えて出力するスイッチング回路と、前記スイッチング回路を制御する制御回路とを備え、前記制御回路は、前記スイッチング回路が所定の周期毎に前記Ｘ軸方向の移動操作信号、Ｙ軸方向の移動操作信号及びクリック操作信号を循環的に出力するように切り換え制御することを特徴とする信号処理装置である。
請求項８に係る発明は、請求項６記載の信号処理装置において、前記Ｘ軸方向の移動操作信号を増幅する第１の増幅回路と、前記Ｙ軸方向の移動操作信号を増幅する第２の増幅回路と、前記第１及び第２の増幅回路の出力信号を切り換えて出力するスイッチング回路と、前記カレントミラー回路の出力電流に応じて発振周波数が変化する発振回路と、前記発振回路の発振周波数を測定する周波数測定回路と、前記スイッチング回路を制御する制御回路とを備え、前記制御回路は、前記スイッチング回路が所定の周期毎に前記Ｘ軸方向の移動操作信号及びＹ軸方向の移動操作信号を交互に出力するように切り換え制御することを特徴とする信号処理装置である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る信号処理装置によれば、Ｘ軸歪みセンサ及びＹ軸歪みセンサを備えた一般的な感圧式ポインティングデバイスを用いて、ポインタの移動操作入力及びクリック操作入力が可能になるので、一般的なポインティングデバイスの操作性の向上及び機能の拡張を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
〔第１の実施形態〕
図１は本発明の第１の実施形態に係る信号処理装置の構成を示す図であり、図２はその動作タイミングチャートである。
【００１６】
本実施形態の信号処理装置１はＩＣで構成されており、図１に示すように、感圧式ポインティングデバイス１１の出力信号が入力される。感圧式ポインティングデバイス１１は、図示されていない操作部の＋Ｘ方向の荷重を検知する歪みセンサ１１ａと、−Ｘ方向の荷重を検知する歪みセンサ１１ｂと、＋Ｙ方向の荷重を検知する歪みセンサ１１ｃと、−Ｙ方向の荷重を検知する歪みセンサ１１ｄとを備えている。歪みセンサ１１ａ、ｂ、ｃ、ｄはピエゾ抵抗素子のような歪みゲージで構成されており、図示されていない操作部をそれぞれ＋Ｘ方向、−Ｘ方向、＋Ｙ方向、−Ｙ方向に操作すると、その操作方向に応じてそれぞれ歪みセンサ１１ａ、ｂ、ｃ、ｄが下方に押圧され、その荷重により抵抗値が変化するように構成されている。さらに、操作部をＸ軸及びＹ軸に垂直な方向に操作すると、歪みセンサ１１ａ、ｂ、ｃ、ｄの全てが下方に押圧され、その荷重により全ての歪みセンサ１１ａ、ｂ、ｃ、ｄの抵抗値が変化するように構成されている。また、歪みセンサ１１ａと１１ｂとが直列に接続され、歪みセンサ１１ｃと１１ｄとが直列に接続されている。また、直列接続回路同士が並列に接続され、その並列接続回路には、後述するレギュレータ８から抵抗１４を介して定電位Ｖreg が供給される。コンデンサ１５はデカップリング用である。ここで、抵抗１４の抵抗値は、４個の歪みセンサ１１ａ〜１１ｄの無荷重時の抵抗値と同じ値に設定されている。
【００１７】
荷重のない状態では、４個の歪みセンサの抵抗値は等しいが、ポインティングデバイスの操作部を方向に押圧されると、押圧された方向の歪みセンサの抵抗値が変化し、歪みセンサ１１ａと１１ｂとの接続点１１ｅからＸ軸方向の歪みが電圧変化として検出され、歪みセンサ１１ｃと１１ｄとの接続点１１ｆからＹ軸方向の歪みが電圧変化として検出される。さらに、抵抗１４と歪みセンサ１１ａ及び１１ｃとの接続点１１ｇから、Ｚ軸方向の歪みが電圧変化として検出される。ここで、Ｚ軸方向とは、Ｘ軸及びＹ軸と直交する方向であり、感圧式ポインティングデバイス１１の操作部全体を押し込む（マウスのクリックに相当）荷重による接続点１１ｇの電圧変化をＺ軸方向の歪みとして検出したものである。荷重を解除すると、各歪みセンサの抵抗値は荷重のないときの状態に戻り、接続点１１ｅ、１１ｆ、１１ｇの電位も変化する前の値に戻る。前記接続点１１ｅからＸ軸方向の歪みが電位の変化として検出され、前記接続点１１ｆからＹ軸方向の歪みが電圧変化として検出され、前記接続点１１ｇから、Ｚ軸方向の歪みが電圧変化として検出される。接続点１１ｅ、１１ｆ及び１１ｇは、それぞれ信号処理装置１の端子１ｄ、１ｅ及び１ｂに接続される。
【００１８】
ローパスフィルタ１２，１３は、それぞれコンデンサ１２ａ，１３ａ及び抵抗１２ｂ，１３ｂからなり、後述する演算増幅回路３及び４の出力信号から低周波ノイズ成分を除去するように、高域遮断周波数が１５０Ｈｚ程度に設定されている。また、ローパスフィル１２の出力側は、信号処理装置１の端子１ｂ及び１ｃに接続され、ローパスフィルタ１３の出力側は、信号処理装置１の端子１ｅ及び１ｆに接続されている。これらのローパスフィルタ１２，１３の基本機能は従来のローパスフィルタ１３２，１３３と同じである。
【００１９】
信号処理装置１は、ＣＰＵ２ａ、ＲＯＭ２ｂ及びＲＡＭ２ｃを有し、この信号処理装置１全体の制御等を行うデジタル処理回路２と、入力側が端子１ｄに接続され、出力側が後述する演算増幅回路４の反転入力側に接続されたスイッチＳＷ１と、入力側が端子１ｅに接続され、出力側が後述する演算増幅回路４の反転入力側に接続されたスイッチＳＷ２と、反転入力側が端子１ｂに接続され、非反転入力側が後述するＤＡＣ６の出力側に接続され、出力側が端子１ｃに接続された演算増幅回路３と、反転入力側がスイッチＳＷ１及びＳＷ２の共通の出力側に接続され、非反転入力側が後述するＤＡＣ７の出力側に接続され、出力側が端子ｆｃに接続された演算増幅回路４と、演算増幅回路３の出力側に接続されたアナログスイッチＳＷ４と、演算増幅回路４の出力側に接続されたアナログスイッチＳＷ５と、アナログスイッチＳＷ４及びＳＷ５の共通の出力側に接続されたＡＤＣ５と、入力側がデジタル処理回路２の出力側に接続され、出力側が演算増幅回路３の非反転入力側に接続されたＤＡＣ８と、入力側がデジタル処理回路２の出力側に接続され、出力側が演算増幅回路４の非反転入力側に接続されたＤＡＣ７と、電源電圧Ｖddから定電位Ｖreg を生成するレギュレータ８と、レギュレータ８の出力側と演算増幅回路３の反転入力側との間に接続されたスイッチＳＷ３とを備えている。ここで、感圧式ポインティングデバイス１１の構造上、接続点１１ｇから出力されるＺ軸方向の歪電圧の振幅は、Ｘ軸方向の歪み電圧及びＹ軸方向の歪み電圧の振幅より小さいので、演算増幅回路３のゲインを演算増幅回路４よりも大きくすることが好適である。
【００２０】
レギュレータ８の出力側は端子１ａに接続され、端子１ａには前述した抵抗１４及びコンデンサ１５が接続されている。また、端子１ａと端子１ｂとの間にはスイッチＳＷ３が接続されている。ローパスフィルタ１２，１３は、それぞれ演算増幅回路３，４の帰還回路になっている。さらに、一点鎖線で囲まれた領域１Ａ内の回路にはレギュレータ８から定電位Ｖreg が供給されている。このように安定な電圧Ｖreg を供給することにより、演算増幅回路３及び４のオフセット電圧が小さくなるため、演算増幅回路３及び４の面積を従来の演算増幅回路１２３及び１２４よりも小さくすることができる。
【００２１】
以上の構成を有する信号処理装置１の動作を説明する。
ポインティングデバイス１１の点１１ｅから出力されたＸ軸方向の歪み電圧は、端子１ｄからアナログスイッチＳＷ１の入力側に送られる。また、ポインティングデバイス１１の点１１ｆから出力されたＹ軸方向の歪み電圧は、端子１ｅからアナログスイッチＳＷ２の入力側に送られる。さらに、ポインティングデバイス１１の点１１ｇから出力されたＺ軸方向の歪み電圧は、端子１ｂから演算増幅回路３の反転入力側に入力される。
【００２２】
アナログスイッチＳＷ１及びＳＷ２、並びにスイッチＳＷ３には、デジタル処理回路２から、図２に示すような検出周期Ｔ２毎に周期的にレベルが変化する矩形波Ａsw1 、Ａsw2 及びＡsw3 が切り換え制御信号として入力される。矩形波Ａsw1 及びＡsw2 は矩形波Ａsw3 がハイレベルの期間に交互にハイレベルとなる。アナログスイッチＳＷ１及びＳＷ２並びにスイッチＳＷ３は、それぞれ矩形波Ａsw1 、Ａsw2 及びＡsw3 がハイレベルの期間にオンになり、ローレベルの期間にオフになるので、スイッチＳＷ３は検出周期Ｔ２毎に交互にオンとなり、アナログスイッチＳＷ１及びＳＷ２はスイッチＳＷ３がオンの期間に交互にオンとなる。
【００２３】
ここで、スイッチＳＷ３がオンの期間は、抵抗１４の両端がショートされるため、ポインティングデバイス１１の点１１ｇの電位及び演算増幅回路３の反転入力側の電位はレギュレータ８の出力電位に固定される。従って、Ｚ軸方向の歪み電圧は演算増幅回路３の反転入力側に入力されない。スイッチＳＷ３がオンで、かつアナログスイッチＳＷ１がオンの期間は、ポインティングデバイス１１の点１１ｅから出力されたＸ軸方向の歪み電圧が演算増幅回路４の反転入力側に入力され、スイッチＳＷ３がオンで、かつアナログスイッチＳＷ２がオンの期間は、ポインティングデバイス１１の点１１ｆから出力されたＹ軸方向の歪み電圧が演算増幅回路４の反転入力側に入力される。つまり、演算増幅回路４の反転入力側には、Ｘ軸方向の歪み電圧とＹ軸方向の歪み電圧とが交互に入力される。一方、スイッチＳＷ３がオフの期間は、ポインティングデバイス１１の点１１ｇから出力されたＺ軸方向の歪み電圧が演算増幅回路１３の反転入力側に入力される。
【００２４】
ここで抵抗１４を設けた理由を説明する。前記したように、抵抗１４の抵抗値は４個の歪みセンサ１１ａ〜１１ｄの無荷重時の抵抗値と同じ値に設定されている。従って、レギュレータ８の出力電位をＶreg とすると、スイッチＳＷ３がオンの期間の無荷重時には点１１ｅ及び１１ｆの電位はＶreg ／２となるから、Ｘ軸方向の歪み電圧及びＹ軸方向の歪み電圧はＶreg ／２を中心に変化する。また、スイッチＳＷ３がオフの期間の無荷重時には点１１ｇの電位もＶreg ／２となるから、Ｚ軸方向の歪み電圧はＶreg ／２から変化する。つまり、抵抗１４は無荷重時のＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸の歪み電圧の中心値を揃えるために設けたものである。
【００２５】
演算増幅回路３の非反転入力側には、デジタル処理回路２から出力された基準データがＤＡＣ６にてアナログ基準電圧に変換され、入力される。演算増幅回路４の非反転入力側には、デジタル処理回路２から出力された基準データがＤＡＣ７にてアナログ基準電圧に変換され、入力される。Ｘ軸方向の歪み電圧及びＹ軸方向の歪み電圧は、それぞれ図２の矩形波Ａsw1 、Ａsw2 がハイレベルの期間に演算増幅回路４により交互に増幅され、Ｚ軸方向の歪み電圧は図２の矩形波Ａsw3 がローレベルの期間に演算増幅回路３により増幅される。
【００２６】
演算増幅回路３及び４の出力側に設けられたアナログスイッチＳＷ４及びＳＷ５には、デジタル処理回路２から、図２に示すような検出周期Ｔ２毎に交互にレベルが変化する矩形波Ａsw4 及びＡsw5 が切り換え制御信号として入力される。アナログスイッチＳＷ４及びＳＷ５は、それぞれ矩形波Ａsw4 及びＡsw5 がハイレベルの期間にオンになり、ローレベルの期間にオフになるので、アナログスイッチＳＷ４及びＳＷ５は検出周期Ｔ２毎にで交互にオンになる。このため、アナログスイッチＳＷ４及びＳＷ５の共通の出力側、即ちＡＤＣ５の入力側には、図２に示すようにＸ軸方向の歪み電圧、Ｙ軸方向の歪み電圧及びＺ軸方向の歪み電圧が循環的に現れる。これらの歪み電圧はＡＤＣ５によりデジタル化され、デジタル処理回路２に入力される。
【００２７】
このように、本実施形態によれば、Ｘ軸歪みセンサ及びＹ軸歪みセンサを備えた既存の感圧式ポインティングデバイスを用い、センサ全体への荷重をタッピング（クリック）と判定する機能を付加することにより、ポインティングデバイスの操作性の向上及び機能の拡張を実現できる。
【００２８】
〔第２の実施形態〕
図３は本発明の第２の実施形態に係る信号処理装置を示す図であり、図４はその動作タイミングチャートである。
【００２９】
図３に示すように、本実施形態の信号処理装置２１には、感圧式ポインティングデバイス３１の出力信号が入力される。感圧式ポインティングデバイス３１は、図示されていない操作部の＋Ｘ方向の荷重を検知する歪みセンサ３１ａと、−Ｘ方向の荷重を検知する歪みセンサ３１ｂと、＋Ｙ方向の荷重を検知する歪みセンサ３１ｃと、−Ｙ方向の荷重を検知する歪みセンサ３１ｄとを備えている。歪みセンサ３１ａと３１ｂとが直列に接続され、歪みセンサ３１ｃと３１ｄとが直列に接続されている。また、直列接続回路同士が並列に接続され、その並列接続回路には、後述するレギュレータ２６から抵抗３４を介して定電位Ｖreg が供給される。コンデンサ３５はデカップリング用である。ここで、抵抗３４の抵抗値は、４個の歪みセンサ３１ａ〜３１ｄの無荷重時の抵抗値と同じ値に設定されている。感圧式ポインティングデバイス３１の歪み検出時の動作は、第１の実施形態における感圧式ポインティングデバイス１１と同じであるから、説明を省略する。
【００３０】
ローパスフィルタ３２は、コンデンサ３２ａ及び抵抗３２ｂからなり、後述する演算増幅回路２３の出力信号から低周波ノイズ成分を除去するように、高域遮断周波数が１５０Ｈｚ程度に設定されている。また、ローパスフィル３２の出力側は、信号処理装置２１の端子２１ｅ及び２１ｆに接続されている。このローパスフィルタ３２の基本機能は第１の実施形態のローパスフィルタ１２と同じである。
【００３１】
信号処理装置２１は、ＣＰＵ２２ａ、ＲＯＭ２２ｂ及びＲＡＭ２２ｃを有し、この信号処理装置２１全体の制御等を行うデジタル処理回路２２と、入力側がそれぞれ端子２１ｃ、２１ｄ及び２１ｂに接続され、出力側が後述する演算増幅回路２３の反転入力側に共通に接続されたアナログスイッチＳＷ６、ＳＷ７及びＳＷ８と、反転入力側がアナログスイッチＳＷ６、ＳＷ７及びＳＷ８の出力側に接続され、非反転入力側が後述するＤＡＣ２５の出力側に接続され、出力側が端子２１ｆに接続された演算増幅回路２３と、演算増幅回路２３の出力側に接続されたＡＤＣ２４と、入力側がデジタル処理回路２２の出力側に接続され、出力側が演算増幅回路２３の非反転入力側に接続されたＤＡＣ２５と、電源電圧Ｖddから定電位を生成するレギュレータ２６と、レギュレータ２６の出力側と演算増幅回路２３の反転入力側との間に接続されたスイッチＳＷ９とを備えている。
【００３２】
レギュレータ２６の出力側は端子２１ａに接続され、端子２１ａには前述した抵抗３４及びコンデンサ１５が接続されている。また、端子２１ａと端子２１ｂとの間にはスイッチＳＷ９が接続されている。ローパスフィルタ３２は、演算増幅回路２３の帰還回路になっている。さらに、一点鎖線で囲まれた領域２１Ａ内の回路にはレギュレータ２８から定電位Ｖreg が供給されている。
【００３３】
以上の構成を有する信号処理装置２１の動作を説明する。
ポインティングデバイス３１の点３１ｅから出力されたＸ軸方向の歪み電圧は、端子２１ｃからアナログスイッチＳＷ６の入力側に供給される。また、ポインティングデバイス３１の点３１ｆから出力されたＹ軸方向の歪み電圧は、端子２１ｄからアナログスイッチＳＷ７の入力側に供給される。さらに、ポインティングデバイス３１の点３１ｇから出力されたＺ軸方向の歪み電圧は、端子２１ｂからアナログスイッチＳＷ８の入力側に供給される。
【００３４】
アナログスイッチＳＷ６、ＳＷ７及びＳＷ８並びにスイッチＳＷ９には、デジタル処理回路２２から、図４に示すような検出周期Ｔ２毎に周期的にレベルが変化する矩形波Ａsw6 、Ａsw7 、Ａsw8 及びＡsw9 が切り換え制御信号として入力される。矩形波Ａsw6 及びＡsw7 は矩形波Ａsw9 がハイレベルの期間に交互にハイレベルとなり、矩形波Ａsw8 は矩形波Ａsw9 がローレベルの期間にハイレベルとなる。アナログスイッチＳＷ６、ＳＷ７及びＳＷ８並びにスイッチＳＷ９は、それぞれ矩形波Ａsw6 、Ａsw7 、Ａsw8 及びＡsw9 がハイレベルの期間にオンになり、ローレベルの期間にオフになる。従って、スイッチＳＷ９は検出周期Ｔ２毎に交互にオンとなり、アナログスイッチＳＷ６及びＳＷ７はスイッチＳＷ９がオンの期間に交互にオンとなり、アナログスイッチＳＷ８はスイッチＳＷ９がオフの期間にオンとなる。
【００３５】
ここで、スイッチＳＷ９がオンの期間は、抵抗３４の両端がショートされるため、ポインティングデバイス３１の点３１ｇの電位はレギュレータ２６の出力電位に固定される。スイッチＳＷ９がオンで、かつアナログスイッチＳＷ６がオンの期間は、ポインティングデバイス３１の点３１ｅから出力されたＸ軸方向の歪み電圧が演算増幅回路２３の反転入力側に入力され、スイッチＳＷ９がオンで、かつアナログスイッチＳＷ７がオンの期間は、ポインティングデバイス３１の点３１ｆから出力されたＹ軸方向の歪み電圧が演算増幅回路２３の反転入力側に入力される。一方、スイッチＳＷ９がオフで、かつアナログスイッチＳＷ８がオンの期間は、ポインティングデバイス３１の点３１ｇから出力されたＺ軸方向の歪み電圧が演算増幅回路２３の反転入力側に入力される。つまり、演算増幅回路２３の反転入力側には、Ｘ軸方向の歪み電圧とＹ軸方向の歪み電圧とＺ軸方向の歪み電圧とが循環的に入力される。
【００３６】
演算増幅回路２３の非反転入力側には、デジタル処理回路２２から出力された基準データがＤＡＣ２５にてアナログ基準電圧に変換され、入力される。Ｘ軸方向の歪み電圧、Ｙ軸方向の歪み電圧及びＺ軸方向の歪み電圧は、それぞれ図４の矩形波Ａsw6 、Ａsw7 、Ａsw8 がハイレベルの期間に演算増幅回路２３により循環的に増幅される。これらの歪み電圧はＡＤＣ２４によりデジタル化され、デジタル処理回路２２に入力される。
【００３７】
このように、本実施形態によれば、１個の演算増幅回路２３により３軸の歪み電圧の増幅を行うように構成したので、入力情報検出回路２１の回路規模を低減することができる。
【００３８】
〔第３の実施形態〕
図５は本発明の第３の実施形態に係る信号処理装置の構成を示す図であり、図６はその動作タイミングチャートである。
【００３９】
図５に示すように、本実施形態の信号処理装置４１には、感圧式ポインティングデバイス５１の出力信号が入力される。感圧式ポインティングデバイス５１は、図示されていない操作部の＋Ｘ方向の荷重を検知する歪みセンサ５１ａと、−Ｘ方向の荷重を検知する歪みセンサ５１ｂと、＋Ｙ方向の荷重を検知する歪みセンサ５１ｃと、−Ｙ方向の荷重を検知する歪みセンサ５１ｄとを備えている。歪みセンサ５１ａと５１ｂとが直列に接続され、歪みセンサ５１ｃと５１ｄとが直列に接続されている。また、直列接続回路同士が並列に接続され、その並列接続回路には、後述するレギュレータ５０から抵抗５５を介して定電位Ｖreg が供給される。コンデンサ５６はデカップリング用である。ここで、抵抗５５の抵抗値は、４個の歪みセンサ５１ａ〜５１ｄの無荷重時の抵抗値と同じ値に設定されている。感圧式ポインティングデバイス５１の歪み検出時の動作は、第１の実施形態における感圧式ポインティングデバイス１１と同じであるから、説明を省略する。
【００４０】
ローパスフィルタ５２、５３及び５４は、それぞれコンデンサ５２ａ、５３ａ及び５４ａ、並びに抵抗５２ｂ、５３ｂ及び５４ｂからなり、後述する演算増幅回路４３、４４及び４５の出力信号から低周波ノイズ成分を除去するように、高域遮断周波数が１５０Ｈｚ程度に設定されている。また、ローパスフィル５２の出力側は信号処理装置４１の端子４１ｄ及び４１ｅに接続され、ローパスフィルタ５３の出力側は端子４１ｆ及び４１ｇに接続され、ローパスフィルタ５４の出力側は端子４１ｂ及び４１ｃに接続されている。これらのローパスフィルタの基本機能は第１の実施の形態のローパスフィルタ１２、１３と同じである。
【００４１】
信号処理装置４１は、ＣＰＵ４２ａ、ＲＯＭ４２ｂ及びＲＡＭ４２ｃを有し、この信号処理装置４１全体の制御等を行うデジタル処理回路４２と、反転入力側が端子４１ｄに接続され、非反転入力側が後述するＤＡＣ４７の出力側に接続され、出力側が端子４１ｅに接続された演算増幅回路４３と、反転入力側が端子４１ｆに接続され、非反転入力側が後述するＤＡＣ４８の出力側に接続され、出力側が端子４１ｇに接続された演算増幅回路４４と、反転入力側が端子４１ｂに接続され、非反転入力側が後述するＤＡＣ４９の出力側に接続され、出力側が端子４１ｃに接続された演算増幅回路４５と、演算増幅回路４３の出力側に接続されたアナログスイッチＳＷ１０と、演算増幅回路４４の出力側に接続されたアナログスイッチＳＷ１１と、演算増幅回路４５の出力側に接続されたアナログスイッチＳＷ１２と、アナログスイッチＳＷ１０乃至１２の共通の出力側に接続されたＡＤＣ４６と、入力側がデジタル処理回路４２の出力側に接続され、出力側が演算増幅回路４３の非反転入力側に接続されたＤＡＣ４７と、入力側がデジタル処理回路４２の出力側に接続され、出力側が演算増幅回路４４の非反転入力側に接続されたＤＡＣ４８と、入力側がデジタル処理回路４２の出力側に接続され、出力側が演算増幅回路４５の非反転入力側に接続されたＤＡＣ４９と、電源電圧Ｖddから定電位Ｖreg を生成するレギュレータ５０と、レギュレータ５０の出力側と演算増幅回路４５の反転入力側との間に接続されたスイッチＳＷ１３とを備えている。
【００４２】
レギュレータ５０の出力側は端子４１ａに接続され、端子４１ａには前述した抵抗５５及びコンデンサ５６が接続されている。また、端子４１ａと端子４１ｂとの間にはスイッチＳＷ１３が接続されている。ローパスフィルタ５２、５３及び５４は、それぞれ演算増幅回路４３、４４及び４５の帰還回路になっている。さらに、一点鎖線で囲まれた領域４１Ａ内の回路にはレギュレータ５０から定電位Ｖreg が供給されている。
【００４３】
以上の構成を有する信号処理装置４１の動作を説明する。
ポインティングデバイス５１の点５１ｅから出力されたＸ軸方向の歪み電圧、点５１ｆから出力されたＹ軸方向の歪み電圧及び点５１ｇから出力されたＺ軸方向の歪み電圧は、それぞれ端子４１ｄ、４１ｆ及び４１ｂから、演算増幅回路４３、４４及び４５の反転入力側に入力される。
【００４４】
アナログスイッチＳＷ１０乃至１２、並びにスイッチＳＷ１３には、デジタル処理回路４２から、図６に示すような検出周期Ｔ２毎に周期的にレベルが変化する矩形波Ａsw10、Ａsw11、Ａsw12及びＡsw13が切り換え制御信号として入力される。矩形波Ａsw10及びＡsw11は矩形波Ａsw13がハイレベルの期間に交互にハイレベルとなり、矩形波Ａsw12は矩形波Ａsw13がローレベルの期間にハイレベルとなる。アナログスイッチＳＷ１０乃至１２並びにスイッチＳＷ１３は、それぞれ矩形波Ａsw10、Ａsw11、Ａsw12及びＡsw13がハイレベルの期間にオンになり、ローレベルの期間にオフになるので、スイッチＳＷ１３は検出周期Ｔ２毎に交互にオンとなり、アナログスイッチＳＷ１０乃１２は検出周期Ｔ２毎に循環的にオンとなる。
【００４５】
ここで、スイッチＳＷ１３がオンの期間は、抵抗５５の両端がショートされるため、ポインティングデバイス５１の点５１ｇの電位及び演算増幅回路４５の反転入力側の電位はレギュレータ５０の出力電位に固定される。従って、Ｘ軸方向の歪み電圧及びＹ軸方向の歪み電圧はそれぞれ演算増幅回路４３及び４４の反転入力側に入力されるが、Ｚ軸方向の歪み電圧は演算増幅回路４５の反転入力側に入力されない。一方、スイッチＳＷ１３がオフの期間は、ポインティングデバイス５１の点５１ｇから出力されたＺ軸方向の歪み電圧が演算増幅回路４５の反転入力側に入力される。演算増幅回路４３、４４及び４５の非反転入力側には、それぞれデジタル処理回路４２から出力された基準データがＤＡＣ４７、４８及び４９にてアナログ基準電圧に変換され、入力される。
【００４６】
演算増幅回路４３、４４及び４５で増幅されたＸ軸方向の歪み電圧、Ｙ軸方向の歪み電圧及びＺ軸方向の歪み電圧は、それぞれ図６の矩形波Ａsw10、Ａsw11及びＡsw12がハイレベルの期間にスイッチＳＷ１０乃至１２から循環的に出力される。このため、アナログスイッチＳＷ１０乃至１２の共通の出力側、即ちＡＤＣ４６の入力側には、図６に示すようにＸ軸方向の歪み電圧、Ｙ軸方向の歪み電圧及びＺ軸方向の歪み電圧が循環的に現れる。これらの歪み電圧はＡＤＣ４６によりデジタル化され、デジタル処理回路４２に入力される。
【００４７】
このように、本実施形態によれば、３軸の歪み電圧の増幅をそれぞれに専用の演算増幅回路で行うように構成したので、演算増幅回路の入力側のスイッチング回路が不要となる。
【００４８】
〔第４の実施形態〕
図７は本発明の第４の実施形態に係る信号処理装置の構成を示す図である。
図７に示すように、本実施形態の信号処理装置６１には、感圧式ポインティングデバイス８１の出力信号が入力される。感圧式ポインティングデバイス８１は、図示されていない操作部の＋Ｘ方向の荷重を検知する歪みセンサ８１ａと、−Ｘ方向の荷重を検知する歪みセンサ８１ｂと、＋Ｙ向の荷重を検知する歪みセンサ８１ｃと、−Ｙ方向の荷重を検知する歪みセンサ８１ｄとを備えている。歪みセンサ８１ａと８１ｂとが直列に接続され、歪みセンサ８１ｃと８１ｄとが直列に接続されている。また、直列接続回路同士が並列に接続され、その並列接続回路には、後述するように、信号処理装置６１の端子６１ａから第２の定電位Ｖreg2が供給される。感圧式ポインティングデバイス８１の歪み検出時の動作は、第１の実施形態における感圧式ポインティングデバイス１１と同じであるから、説明を省略する。
【００４９】
ローパスフィルタ８２、８３及び８４は、それぞれコンデンサ８２ａ、８３ａ及び８４ａ、並びに抵抗８２ｂ、８３ｂ及び８４ｂからなり、後述する演算増幅回路６３、６４及び６５の出力信号から低周波ノイズ成分を除去するように、高域遮断周波数が１５０Ｈｚ程度に設定されている。また、ローパスフィル８２の出力側は信号処理装置４１の端子６１ｄ及び６１ｅに接続され、ローパスフィルタ８３の出力側は端子６１ｆ及び６１ｇに接続され、ローパスフィルタ８４の出力側は端子６１ｂ及び６１ｃに接続されている。これらのローパスフィルタの基本機能は第３の実施の形態のローパスフィルタ５２、５３及び５４と同じである。ただし、本実施形態では、ローパスフィルタ８４と並列に電圧検出用の抵抗８５が接続されている。
【００５０】
信号処理装置６１は、ＣＰＵ６２ａ、ＲＯＭ６２ｂ及びＲＡＭ６２ｃを有し、この信号処理装置６１全体の制御等を行うデジタル処理回路６２と、反転入力側が端子６１ｄに接続され、非反転入力側が後述するＤＡＣ６７の出力側に接続され、出力側が端子６１ｅに接続された演算増幅回路６３と、反転入力側が端子６１ｆに接続され、非反転入力側が後述するＤＡＣ６８の出力側に接続され、出力側が端子６１ｇに接続された演算増幅回路６４と、反転入力側が端子６１ｂに接続され、非反転入力側が後述するＤＡＣ６９の出力側に接続され、出力側が端子６１ｃに接続された演算増幅回路６５と、それぞれ演算増幅回路６３、６４及び６５の出力側に接続されたアナログスイッチＳＷ１４、ＳＷ１５及びＳＷ１６と、アナログスイッチＳＷ１４乃至１６の共通の出力側に接続されたＡＤＣ６６と、入力側がデジタル処理回路６２の出力側に接続され、出力側が演算増幅回路６３の非反転入力側に接続されたＤＡＣ６７と、入力側がデジタル処理回路６２の出力側に接続され、出力側が演算増幅回路６４の非反転入力側に接続されたＤＡＣ６８と、入力側がデジタル処理回路６２の出力側に接続され、出力側が演算増幅回路６５の非反転入力側に接続されたＤＡＣ６９と、電源電圧Ｖddから第１の基準電位Ｖreg1を生成するレギュレータ７０と、電源電圧Ｖddから第２の基準電位Ｖreg2を生成するとともに感圧式ポインティングデバイス８１に流れる電流を検出するレギュレータ兼電流検出回路７１とを備えている。
【００５１】
レギュレータ７０は、電源電圧Ｖddを定電圧回路７０ａで安定化して演算増幅回路７０ｂの反転入力側に供給し、演算増幅回路７０ｂの出力側に接続されたｐＭＯＳトランジスタ７０ｃから第１の基準電位Ｖreg1を取り出し、一点鎖線で囲まれた領域６１Ａ内の回路に供給する。また、レギュレータ兼電流検出回路７１は、定電圧回路７０ａの出力電圧を演算増幅回路７１ａの反転入力側に供給し、演算増幅回路７１ａの出力側に接続されたｐＭＯＳトランジスタ７１ｃから第２の基準電位Ｖreg2を取り出し、端子６１ａから感圧式ポインティングデバイス８１の点８１ｇに供給するとともに、ｐＭＯＳトランジスタ７１ｃから感圧式ポインティングデバイス８１の点８１ｇを通ってグラウンドに流れる電流をカレントミラー動作によりｐＭＯＳトランジスタ７１ｂにコピーする。ｐＭＯＳトランジスタ７１ｂにコピーされた電流は、端子６１ｂを通って抵抗８５に流れるので、抵抗８５の両端には感圧式ポインティングデバイス８１に流れる電流に対応する電圧が現れる。この電圧は点８１ｇの電圧に対応しており、Ｚ軸方向の歪み電圧として演算増幅回路６５の反転入力側に入力される。なお、ｐＭＯＳトランジスタ７１ｃからｐＭＯＳトランジスタ７１ｂに電流をコピーするときの電流値は１：１である必要はなく、抵抗８５の抵抗値を大きくして、電流値を例えば１／１００程度に小さくすることが好適である。
【００５２】
つまり、本実施の形態は、第３の実施の形態のスイッチＳＷ１３及び抵抗５５に代えてカレントミラー回路７１ｂ，７１ｃ及び抵抗８５を設けたものと言える。なお、一点鎖線で囲まれた領域６１Ａ内の回路に電力を供給するレギュレータ７０と感圧式ポインティングデバイス８１に電力を供給するレギュレータ兼電流検出回路７１とを別にしたのは、感圧式ポインティングデバイス８１のセンサ抵抗の変化によりレギュレータ兼電流検出回路７１の負荷が変動し、出力電圧が変動したとしても、領域６１Ａ内の回路に供給される電圧が変動しないようにするためである。
【００５３】
以上の構成を有する信号処理装置６１の動作を説明する。
ポインティングデバイス８１の点８１ｅから出力されたＸ軸方向の歪み電圧及び点８１ｆから出力されたＹ軸方向の歪み電圧は、それぞれ端子６１ｄ及び６１ｆから、演算増幅回路６３及び６４の反転入力側に入力される。また、ポインティングデバイス８１に流れる電流は、ｐＭＯＳトランジスタ７１ｂ及び７１ｃからなるカレントミラーにより検出され、その電流に比例する電圧が抵抗８５で検出され、演算増幅回路６５の反転入力側に入力される。演算増幅回路６３、６４及び６５の非反転入力側には、それぞれデジタル処理回路６２から出力された基準データがＤＡＣ６７、６８及び６９にてアナログ基準電圧に変換され、入力される。演算増幅回路６３乃至６５で増幅されたＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向の歪み電圧は、それぞれアナログスイッチＳＷ１４、ＳＷ１５及びＳＷ１６の入力側に供給される。
【００５４】
アナログスイッチＳＷ１４乃至１６には、デジタル処理回路６２から、図６の矩形波Ａsw10、Ａsw11及びＡsw12と同じ波形の信号が切り換え制御信号として入力される。アナログスイッチＳＷ１４乃至１６は、それぞれ矩形波Ａsw10、Ａsw11及びＡsw12と同じ波形の信号がハイレベルの期間にオンになり、ローレベルの期間にオフになるので、アナログスイッチＳＷ１４乃至１６は検出周期Ｔ２毎に循環的にオンとなる。従って、アナログスイッチＳＷ１４乃至１６の共通の出力側、即ちＡＤＣ６６の入力側には、第３の実施形態と同様、Ｘ軸方向の歪み電圧、Ｙ軸方向の歪み電圧及びＺ軸方向の歪み電圧が循環的に現れる。これらの歪み電圧はＡＤＣ６６によりデジタル化され、デジタル処理回路６２に入力される。本実施形態によれば、Ｚ軸方向の歪み電圧検出のためのスイッチング回路が不要である。
〔第５の実施形態〕
図８は本発明の第５の実施形態に係る信号処理装置を示す図である。
【００５５】
図８に示すように、本実施形態の信号処理装置９１には、感圧式ポインティングデバイス１１１の出力信号が入力される。感圧式ポインティングデバイス１１１は、図示されていない操作部の＋Ｘ方向の荷重を検知する歪みセンサ１１１ａと、−Ｘ方向の荷重を検知する歪みセンサ１１１ｂと、＋Ｙ方向の荷重を検知する歪みセンサ１１１ｃと、−Ｙ方向の荷重を検知する歪みセンサ１１１ｄとを備えている。歪みセンサ１１１ａと１１１ｂとが直列に接続され、歪みセンサ１１１ｃと１１１ｄとが直列に接続されている。また、直列接続回路同士が並列に接続され、その並列接続回路には、後述するように、信号処理装置９１の端子９１ａから定電位Ｖreg が供給される。感圧式ポインティングデバイス１１１の歪み検出時の動作は、第１の実施形態における感圧式ポインティングデバイス１１と同じであるから、説明を省略する。
【００５６】
ローパスフィルタ１１２及び１１３は、それぞれコンデンサ１１２ａ及び１１３ａ、並びに抵抗１１２ｂ及び１１３ｂからなり、後述する演算増幅回路９３及び９４の出力信号から低周波ノイズ成分を除去するように、高域遮断周波数が１５０Ｈｚ程度に設定されている。また、ローパスフィル１１２の出力側は信号処理装置９１の端子９１ｃ及び９１ｄに接続され、ローパスフィルタ１１３の出力側は端子９１ｅ及び９１ｆに接続されている。これらのローパスフィルタの基本機能は第４の実施の形態のローパスフィルタ８２及び８３と同じである。端子９１ｂに接続されたコンデンサ１１４、及び電源電圧Ｖddが供給される端子に接続されたコンデンサ１１５はデカップリング用である。
【００５７】
信号処理装置９１は、ＣＰＵ９２ａ、ＲＯＭ９２ｂ及びＲＡＭ９２ｃを有し、この信号処理装置９１全体の制御等を行うデジタル処理回路９２と、反転入力側が端子９１ｃに接続され、非反転入力側が後述するＤＡＣ９６の出力側に接続され、出力側が端子９１ｄに接続された演算増幅回路９３と、反転入力側が端子９１ｅに接続され、非反転入力側が後述するＤＡＣ９７の出力側に接続され、出力側が端子９１ｆに接続された演算増幅回路９４と、演算増幅回路９３の出力側に接続されたアナログスイッチＳＷ１７と、演算増幅回路９４の出力側に接続されたアナログスイッチＳＷ１８と、アナログスイッチＳＷ１７及び１８の共通の出力側に接続されたＡＤＣ９５と、入力側がデジタル処理回路９２の出力側に接続され、出力側が演算増幅回路９３の非反転入力側に接続されたＤＡＣ９６と、入力側がデジタル処理回路９２の出力側に接続され、出力側が演算増幅回路９４の非反転入力側に接続されたＤＡＣ９７と、電源電圧Ｖddから基準電位Ｖregを生成するレギュレータ９８と、反転入力側はレギュレータ９８の出力側に接続され、非反転入力側は端子９１ａを介して感圧式ポインティングデバイス１１１の点１１１ｇに接続され、出力側は後述するカレントミラー回路に接続された演算増幅回路９９と、ｐＭＯＳトランジスタ１００ａ及び１００ｂからなるカレントミラー回路１００と、カレントミラー回路１００の出力電流が供給されるＣＲ発振回路１０１と、ＣＲ発振回路１０１の出力信号をカウントするカウンタ１０２と、カウンタ１０２の出力値をラッチし、所定のタイミングでデジタル処理回路９２へ転送するラッチ回路１０３とを備えている。ここで、一点鎖線で囲まれた領域９１Ａ内の回路にはレギュレータ９８から定電位Ｖreg が供給されている。
【００５８】
カレントミラー回路１００のｐＭＯＳトランジスタ１００ａのソースは電源電圧Ｖddが供給される端子に接続され、ドレインは演算増幅回路９９の非反転入力側に接続され、ゲートは演算増幅回路９９の出力側に接続されている。また、ｐＭＯＳトランジスタ１００ｂのソースは電源電圧Ｖddが供給される端子に接続され、ドレインはＣＲ発振回路１０１の入力側に接続され、ゲートは演算増幅回路９９の出力側に接続されている。カウンタ１０２のカウント動作をスタート及びストップさせる信号、及びラッチ回路にラッチされたデータをデジタル処理回路９２へ転送するタイミングを決定する信号はデジタル処理回路９２から供給される。
【００５９】
以上の構成を有する信号処理装置９１の動作を説明する。
ポインティングデバイス１１１の点１１１ｅから出力されたＸ軸方向の歪み電圧及び点１１１ｆから出力されたＹ軸方向の歪み電圧は、それぞれ端子９１ｃ及び９１ｅから、演算増幅回路９３及び９４の反転入力側に入力される。そして、演算増幅回路９３及び９４で増幅され、それぞれアナログスイッチＳＷ１７及び１８に入力される。アナログスイッチＳＷ１７及び１８には、デジタル処理回路９２から、図６の矩形波Ａsw10及びＡsw11と同じ波形の信号が切り換え制御信号として入力される。アナログスイッチＳＷ１７及び１８は、それぞれ矩形波Ａsw10及びＡsw12と同じ波形の信号がハイレベルの期間にオンになり、ローレベルの期間にオフになるので、アナログスイッチＳＷ１７及び１８は検出周期Ｔ２毎に交互にオンとなる。従って、アナログスイッチＳＷ１７及び１８の共通の出力側、即ちＡＤＣ９５の入力側には、Ｘ軸方向の歪み電圧及びＹ軸方向の歪み電圧が交互に現れる。これらの歪み電圧はＡＤＣ９５によりデジタル化され、デジタル処理回路９２に入力される。
【００６０】
次に、Ｚ軸方向の歪み電圧について説明する。ポインティングデバイス１１１に流れる電流は、カレントミラー回路１００を構成するｐＭＯＳトランジスタ１００ａのソース−ドレイン間を流れる電流に等しい。従って、この電流はカレントミラー回路１００を構成するｐＭＯＳトランジスタ１００ｂにコピーされる。そして、ｐＭＯＳトランジスタ１００ｂの電流に応じてＣＲ発振回路１０１の発振周波数を制御し、その発振周波数をカウンタ１０２でカウントすると、そのカウント値はポインティングデバイス１１１に流れる電流、従ってポインティングデバイス１１１の点１１１ｇの電圧、つまりＺ軸方向の歪み電圧に対応する値となる。そこで、カウンタ１０２のカウント値をラッチ回路１０２に記憶し、任意のタイミング、例えば図６の矩形波Ａsw12がハイレベルとなる期間にデジタル処理回路９２へ転送する。このようにすることで、デジタル処理回路９２は、Ｘ軸方向の歪み電圧、Ｙ軸方向の歪み電圧及びＺ軸方向の歪み電圧を循環的に取得することができる。
【００６１】
本実施形態によれば、Ｚ軸検出のためのスイッチング回路が不要である。また、周波数カウント方式を採用しているため、その積分効果によるノイズ低減作用がある。従って、Ｚ軸方向の歪み電圧の低周波ノイズ成分を除去するためのローパスフィルタが不要である。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る信号処理装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る信号処理装置の動作タイミングチャートである。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る信号処理装置の構成を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る信号処理装置の動作タイミングチャートである。
【図５】本発明の第３の実施形態に係る信号処理装置の構成を示す図である。
【図６】本発明の第３の実施形態に係る信号処理装置の動作タイミングチャートである。
【図７】本発明の第４の実施形態に係る信号処理装置の構成を示す図である。
【図８】本発明の第５の実施形態に係る信号処理装置の構成を示す図である。
【図９】従来の信号処理装置の構成を示す図である。
【図１０】従来の信号処理装置の動作タイミングチャートである。
【符号の説明】
【００６３】
１、２１、４１、６１、９１・・・信号処理装置、３、４、２３、４３、４４、４５、６３、６４、６５・・・演算増幅回路、１１、３１、５１、８１、１１１・・・感圧式ポインティングデバイス、７１・・・レギュレータ兼電流検出回路、１００・・・カレントミラー回路、１０１・・・ＣＲ発振回路、ＳＷ１〜ＳＷ１８・・・スイッチ。
【図１】
2005275628.tif 000003
【図２】
2005275628.tif 000004
【図３】
2005275628.tif 000005
【図４】
2005275628.tif 000006
【図５】
2005275628.tif 000007
【図６】
2005275628.tif 000008
【図７】
2005275628.tif 000009
【図８】
2005275628.tif 000010
【図９】
2005275628.tif 000011
【図１０】
2005275628.tif 000012