JP2013196446A - 圧力算出装置、圧力算出方法、および、圧力算出プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】電子ペン等の入力手段に制限されることなく、基板の入力面への接触によって該基板の入力面に印加された圧力を算出することができる圧力算出装置、圧力算出方法、および、圧力算出プログラムを提供する。
【解決手段】タッチパネル１０への入力操作により発生する屈曲振動波をパネル基板１１の周縁部に設けられた複数の音響センサー１２ａ〜１２ｄにより検出し、検出された信号波形Ｓ１(t)〜Ｓ４(t)
に対して、仮想音源点Ｐｘからの到達遅れおよび伝搬減衰を補正する処理を行い、さらに積算平均することにより、仮想音源点Ｐｘにおける復元波形を取得する。この一連の演算処理をパネル基板１１の全域について、仮想音源点Ｐｘを走査させながら実行することにより音圧分布を生成し、音圧値が極大点となる仮想音源点Ｐｘの位置および音圧値を、タッチパネル１０への接触強さとする。
【選択図】図２

Description

本発明は、圧力算出装置、圧力算出方法、および、圧力算出プログラムに関する。

近年、スマートフォン（高機能携帯電話機）やタブレット型の情報端末（タブレット端末）等、いわゆるタッチパネル方式の入力装置を備えた電子機器が急速に普及している。タッチパネルは、液晶や有機ＥＬ等の表示装置と、その前面（視野側）に配置された、または、表示装置と一体的に形成されたタッチセンサと、を有する入力装置であり、ユーザが表示装置に表示された文字情報や画像を認識して、任意の表示領域にスタイラスペンや指を接触させることにより、所望の入力操作を行うことができるものである。

このようなタッチパネル方式の入力装置は、上述したスマートフォンやタブレット端末に限らず、従来から種々の製品に適用されている。例えばデスクトップ型やノート型のパーソナルコンピュータの周辺機器として使用されるペンタブレットや携帯ゲーム機、カーナビゲーションシステム、業務用商品管理端末、金融機関の現金自動預け払い機（ＡＴＭ）、自動券売機等に利用されており、その製品分野は多岐にわたっている。

タッチパネル（タッチセンサ）の動作方式に関しては、従来、種々の方式が開発されている。主要な方式としては、例えば抵抗膜方式や静電容量方式、電磁誘導方式等が知られている。また、例えば特許文献１や特許文献２に開示されているように、振動波を使用する方式も知られている。この方式においては、タッチパネルの周縁部に複数の振動検出器を設け、タッチパネルに触れることにより発生する振動波を複数の振動検出器により検出して、当該振動波の到達時間差と伝搬速度とに基づいて、タッチパネルへの接触位置を検出するものである。

特表２００３−５１９４２２号公報 特開２００２−３５１６１４号公報

しかしながら、上述した抵抗膜方式や静電容量式、振動波検出方式のタッチパネルにおいては、入力操作時のタッチパネルへの接触位置（入力位置）を検出することはできるが、当該接触位置における接触の強さや押圧力（入力圧力）を検出することはできなかった。一方、タッチパネルへの入力圧力を検出する方式として、上述した電磁誘導方式のペンタブレット等が知られているが、この方式においては、磁界を発生する電子ペンを使用する必要があるため、タッチパネルとは別に筆圧検出手段として専用ペン等を装備する必要があった。

そこで、本発明は、上述した問題点に鑑み、電子ペン等の入力手段に制限されることなく、基板の入力面への接触によって該基板の入力面に印加された圧力を算出することができる圧力算出装置、圧力算出方法、および、圧力算出プログラムを提供することを目的とする。

本発明に係る圧力算出装置は、
入力面を有し、該入力面が接触されることにより振動波が発生する基板と、
前記基板の所定の位置に設けられ、前記振動波を検出する複数のセンサーと、
前記複数のセンサーにより検出された複数の前記振動波の信号波形に対して、所定の演算処理を行って、前記基板の前記入力面の複数の異なる位置である複数の仮想点のそれぞれにおける音源波形を生成する波形生成部と、
生成された前記各音源波形の振幅に基づいて、前記基板の前記入力面内における音圧分布を生成する音圧分布生成部と、
前記音圧分布における音圧の極大値を、前記接触によって前記基板の前記入力面に印加された圧力とする圧力算出部と、
を備えることを特徴とする。

本発明に係る圧力算出方法は、
入力面を有する基板の該入力面が接触されることにより発生した振動波を、前記基板の所定の位置に設けられた複数のセンサーによって検出して、
前記複数のセンサーにより検出された複数の前記振動波の信号波形に対して、所定の演算処理を行って、前記基板の前記入力面の複数の異なる位置である複数の仮想点のそれぞれにおける音源波形を生成して、
生成された前記各音源波形の振幅に基づいて、前記基板の前記入力面内における音圧分布を生成して、
前記音圧分布における音圧の極大値を、前記接触によって前記基板の前記入力面に印加された圧力とする、
ことを特徴とする。

本発明に係る圧力算出プログラムは、
コンピュータに、
入力面を有する基板の所定の位置に設けられた複数のセンサーによって検出された、前記基板の前記入力面が接触されることにより発生した振動波の信号波形に対して、所定の演算処理を行わせて、前記基板の前記入力面の複数の異なる位置である複数の仮想点のそれぞれにおける音源波形を生成させて、
生成させた前記各音源波形の振幅に基づいて、前記基板の前記入力面内における音圧分布を生成させて、
前記音圧分布における音圧の極大値を、前記接触によって前記基板の前記入力面に印加された圧力とさせる、
ことを特徴とする。

本発明によれば、タッチパネルへの入力操作の際に、電子ペン等の入力手段に制限されることなく、基板の入力面への接触によって該基板の入力面に印加された圧力を算出することができる。

本発明に係る圧力算出装置の一例を示す概略構成図である。 本発明の第１の実施形態に係る圧力算出装置の制御方法を示すフローチャートである。 第１の実施形態に係る圧力算出装置に適用されるタッチパネルへの入力操作を示す概念図である。 第１の実施形態に係る圧力算出装置において、入力操作により各音響センサーにより検出される信号波形を示す図である。 第１の実施形態に係る圧力算出装置において、各音響センサーにより検出された信号波形の補正処理および音源波形の復元処理により得られた音源波形を示す図である。 第１の実施形態に係る圧力算出装置の制御方法において、仮想音源点が真音源点からずれた位置に存在する場合を示す概念図である。 第１の実施形態に係る圧力算出装置の制御方法において、仮想音源点に対して各音響センサーにより検出された信号波形の補正波形と復元された波形を示す図である。 第１の実施形態に係る圧力算出装置の制御方法における仮想音源点の走査方法と音源波形の強度を示す概念図である。 第１の実施形態に係る圧力算出装置の制御方法の有効性を検証するための第１のシミュレーション実験の概念図である。 第１のシミュレーション実験の結果を示す解析図である。 本発明の第２の実施形態に係る圧力算出装置に適用される演算処理部と制御部の機能を示す概念図である。 第２の実施形態に係る圧力算出装置の制御方法を示すフローチャートである。 第２の実施形態に係る圧力算出装置の制御方法の有効性を検証するための第２のシミュレーション実験の概念図である。 第２のシミュレーション実験の結果を示す解析図である。 第２のシミュレーション実験における抽出領域の絞り込み方法を示す概念図である。 本発明の変形例に係る圧力算出装置の一例を示す概略構成図である。

以下、本発明に係る圧力算出装置、圧力算出方法、および、圧力算出プログラムについて、実施形態を示して詳しく説明する。
＜第１の実施形態＞ （圧力算出装置）
図１は、本発明に係る圧力算出装置の一例を示す概略構成図である。

本発明に係る圧力算出装置１００は、例えば図１に示すように、概略、タッチパネル１０と、表示部２０と、振動波検出部３０と、演算処理部４０と、制御部５０と、表示駆動部６０と、を有している。

表示部２０は、少なくとも１枚の基板を有する表示装置、例えば液晶表示装置や有機ＥＬ表示装置等の表示装置であって、矩形状を有する表示領域（図示を省略；タッチパネル１０のパネル基板１１と略同等の拡がりを有する）に任意の文字や画像が表示される。

タッチパネル１０は、上記表示部２０の表示領域が設けられた一面側（視野側；図面手前側）に配置された、または、表示部２０と一体的に形成された透明なパネル基板１１と、当該パネル基板１１の周縁部（図では四隅）に設けられた音響センサー１２（後述する音響センサー１２ａ〜１２ｄに対応する）と、を備えている。

パネル基板１１は、例えばガラス平板やアクリル板等の、透明で比較的硬度の高い材質を有する部材が適用される。ここで、パネル基板１１は、後述するように、ユーザがペンや指先等の任意の入力手段を、パネル基板１１の一面側（視野側）である入力面の任意の位置に接触させる入力操作を行った際に、当該接触位置（接触位置）で接触強さ（接触圧力）に応じた屈曲振動波が発生し、かつ、当該屈曲振動波がパネル基板１１の内部を伝搬して、パネル基板１１の周縁部に配置された音響センサー１２に良好に到達する程度の硬度を有する透明平板が適用される。

音響センサー１２は、パネル基板１１を伝搬する屈曲振動波を検出するセンサーであって、例えばパネル基板１１の一面側（入力面側）や他面側（背面側；図面奥手側）の四隅に、当該パネル基板１１に密着するように設けられている。なお、本実施形態においては、屈曲振動波を検出するセンサーとして、音響センサー１２を示すが、これに限定されるものではなく、振動センサーや加速度センサー等であってもよい。また、本実施形態においては、センサーをパネル基板に４個に設けた構成を示したが、これに限定されるものではなく、少なくとも複数個、好ましくは３個以上設けられていればよい。後述するように、センサーの個数が多いほど、屈曲振動波の検出精度を向上させることができる。

振動波検出部３０は、タッチパネル１０のパネル基板１１に設けられた複数の音響センサー１２の各々により検出された屈曲振動波を、同期させた状態で信号波形として個別に取得する。

演算処理部４０は、振動波検出部３０により取得された、各音響センサー１２における信号波形に対して、所定の演算処理を実行することにより、パネル基板１１の入力面の任意の位置を、入力手段の接触位置と仮定した場合の、当該接触位置における屈曲振動波の波形を生成する。詳しくは後述するが、演算処理部４０は、各音響センサー１２により検出された信号波形（観測波形）に対して、パネル基板の特定の位置（仮想音源点）を当該屈曲振動波の発生源と仮定して、その伝搬による到達遅れと振幅の減衰を相殺する補正処理を行って補正波形を生成し、当該各音響センサー１２における補正波形を積算平均する処理を行うことにより、当該特定の位置における屈曲振動波の波形（音源波形）を復元生成する。ここで、演算処理部４０は、パネル基板１１の表示領域に対応する領域全体について、上記特定の位置（屈曲振動波の発生源）を走査させつつ、上記の一連の演算処理を実行する。

制御部５０は、演算処理部４０による生成された、パネル基板１１の入力面の任意の位置、すなわち、パネル基板１１の入力面の全域における平均補正波形に基づいて、実際の入力操作によるパネル基板１１への接触位置、および、当該接触位置における接触の強さ（または押圧力）を判別する。詳しくは後述するが、制御部５０は、演算処理部４０により生成された平均補正波形に基づいて、パネル基板１１の全域について、その振幅（音圧）の分布を解析し、極大値を示す振幅を有する上記特定の位置（屈曲振動波の発生源）を、実際の入力操作による接触位置（真の音源点）であると判別する。また、このときの振幅を、実際の入力操作による接触強さであると判別する。

また、制御部５０は、判別された実際の入力操作の接触位置および接触強さに基づいて、表示部２０に当該入力操作を反映させる表示を行うように表示駆動部６０を制御する。具体的には、パネル基板１１への接触位置および接触強さに応じて、描画する線の太さや図形の大きさを変化させる等の表示を行うように制御する。制御部５０における上記の判別処理や、表示駆動部６０の制御は、制御部５０に予め組み込まれた、または、図示を省略したプログラムメモリに記憶された制御プログラムに従って処理を行うことにより実現される。

表示駆動部６０は、液晶表示装置や有機ＥＬ表示装置等からなる表示部２０の表示領域に、所望の文字や画像を表示するためのドライバであって、上記制御部５０からの指令に基づいて、上記の判別された実際の入力操作の接触位置および接触強さを反映させる表示を実行する。

（圧力算出方法）
次に、上述した構成を有する圧力算出方法について説明する。
本発明に係る圧力算出装置における制御動作は、概略、次のようなものである。すなわち、本発明においては、複数の音響センサー１２を装備したタッチパネル１０の入力面内の任意の位置を仮想音源点とみなして、タッチパネル１０への入力操作時に入力手段が接触することにより発生する屈曲振動波が、この仮想音源点から発生したものと仮定する。そして、屈曲振動波をタッチパネル１０の周縁部に設けられた各音響センサー１２により検出し、仮想音源点からの屈曲振動波の「到達遅れ」と「伝搬減衰」を補正（相殺）する補正処理を、各音響センサー１２で検出された信号波形に対して行い、それらの補正波形の積算平均を算出することにより、上記の仮想音源点における音源波形が復元生成され、その振幅がこの仮想音源点における音圧として算出される。このとき、仮想音源点が真の音源点（実際の接触位置）に近いほど仮想音源点の音圧は大きくなる。そこで、この仮想音源点をタッチパネル１０の全域に走査させる、すなわち、タッチパネル１０の全域の各位置について上述の処理を行うことにより、タッチパネル１０面上の音圧分布が取得される。この音圧分布は、音圧等圧線で表されるので、音圧等圧線で囲まれた領域の極大点に真の音源点が存在すると推定される。その真の音源点がタッチパネル１０への接触位置であり、その真の音源点の音圧値を入力操作時の接触強さ（または押圧力）とすることができる。

以下、図面を参照して具体的に説明する。
図２は、本発明の第１の実施形態に係る圧力算出方法を示すフローチャートである。図３は、本実施形態に係る圧力算出装置に適用されるタッチパネルへの入力操作を示す概念図である。図４は、本実施形態に係る圧力算出装置において、入力操作により各音響センサーにより検出される信号波形を示す図であり、図５は、本実施形態に係る圧力算出装置において、各音響センサーにより検出された信号波形の補正処理および音源波形の復元処理により得られた音源波形を示す図である。

本実施形態に係る圧力算出装置１００の制御動作は、図２に示すように、概略、入力操作ステップ（Ｓ１０１）と、振動波検出ステップ（Ｓ１０２）と、補正・復元処理ステップ（Ｓ１０３）と、音圧分布生成ステップ（Ｓ１０４）と、接触位置・強さ判別ステップ（Ｓ１０５）と、を有している。

まず、入力操作ステップ（Ｓ１０１）においては、図３に示すように、パネル基板１１の四隅にそれぞれ音響センサー１２ａ〜１２ｄが設けられたタッチパネル１０の入力面に、ユーザが指先や入力ペン等の任意の入力手段１３を用いて、任意の位置に任意の強さ（または押圧力）で接触する入力操作を行う。このとき、入力手段１３の接触位置Ｐａにおいて、屈曲振動波が発生し、パネル基板１１内を伝搬する。ここで、当該接触位置Ｐａからパネル基板１１の四隅に配置された各音響センサー１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄまでの距離（屈曲振動波の伝搬距離）を、各々Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４とする。

次いで、振動波検出ステップ（Ｓ１０２）においては、上記の入力操作により接触位置Ｐａにおいて発生し、パネル基板１１内を伝搬した屈曲振動波を、各音響センサー１２ａ〜１２ｄにより検出する。検出された屈曲振動波の信号波形Ｓ１(t)、Ｓ２(t)、Ｓ３(t)、Ｓ４(t)は、振動波検出部３０により同期した状態で取得される。すなわち、図４に示すように、検出された各信号波形（図中では「検出波形」と表記）Ｓ１(t)〜Ｓ４(t)は、接触位置Ｐａにおいて発生した屈曲振動波の音源波形を基準にして、接触位置Ｐａから各音響センサー１２ａ〜１２ｄまでの距離Ｌ１〜Ｌ４に応じた到達遅れと、パネル基板１１内を伝搬することによる振幅の減衰（伝搬減衰）が生じた状態の信号波形として検出される。ここで、当該入力操作により接触位置Ｐａにおいて発生する屈曲振動波のパネル基板１１内での伝搬速度をＶとすると、検出された各信号波形Ｓ１(t)〜Ｓ４(t)は、音源波形に対して、各々Ｌ１／Ｖ、Ｌ２／Ｖ、Ｌ３／Ｖ、Ｌ４／Ｖの到達遅れを有するとともに、伝播距離Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４に反比例した振幅の減衰を有することになる。

次いで、補正・復元処理ステップ（Ｓ１０３）においては、各音響センサー１２ａ〜１２ｄにより検出された信号波形Ｓ１(t)〜Ｓ４(t)に対して、演算処理部４０により上記の到達遅れ分の時間成分（Ｌｎ／Ｖ；ｎ＝１〜４）、および、伝搬減衰分の振幅成分（Ｌｎ；ｎ＝１〜４）を相殺するように補正処理を行うことにより音源波形を復元する。具体的には、図５に示すように、パネル基板１１に設けられた各音響センサー１２ａ〜１２ｄにより検出された信号波形Ｓｉ(t)（ｉ＝１〜４）に対して、上記到達遅れ分に相当する時間成分Ｌ１／Ｖ〜Ｌ４／Ｖを各々加算し、さらに、上記伝搬減衰分に相当する振幅成分Ｌ１〜Ｌ４を各々乗算することにより、補正波形が生成される。次いで、図５および下記（１）式に示すように、生成された各補正波形を積算平均処理することにより、接触位置Ｐａにおいて発生した屈曲振動波の波形が復元される。

図６は、本実施形態に係る圧力算出方法において、仮想音源点が真の音源点からずれた位置に存在する場合を示す概念図であり、図７は、本実施形態に係る圧力算出方法において、仮想音源点に対して各音響センサーにより検出された信号波形の補正波形と復元された波形を示す図である。

上述したように、補正・復元処理ステップ（Ｓ１０３）においては、音響センサー１２ａ〜１２ｄにより検出された信号波形Ｓ１(t)〜Ｓ４(t)に基づいて逆算補正を行うことにより、音源波形を復元する手法を用いる。

ここで、この手法においては、上述したように、入力手段１３の接触位置Ｐａと各音響センサーＳ１〜Ｓ４との位置関係が明らかであれば、接触位置Ｐａと各音響センサーＳ１〜Ｓ４間の距離に基づいて、各音響センサーＳ１〜Ｓ４により検出された信号波形Ｓ１(t)〜Ｓ４(t)ごとに、到達遅れと伝搬減衰を相殺するように補正することができ、その補正波形の積算平均を算出することにより、音源波形を推定することができる。しかしながら、接触位置Ｐａと各音響センサーＳ１〜Ｓ４との位置関係が不明な場合には、この手法を適用することができない。

そこで、本実施形態においては、パネル基板１１の任意の位置に仮の音源位置（仮想音源点）Ｐｘを設定し、この仮想音源点Ｐｘから屈曲振動波が発生したものと仮定して、上述した手法に基づいて音源波形を復元する。

すなわち、図６に示すように、パネル基板１１の任意の位置に仮想音源点Ｐｘを設定した場合、当該仮想音源点Ｐｘと各音響センサー１２ａ〜１２ｄとの位置関係は明らかであるから、各音響センサー１２ａ〜１２ｄにより検出された信号波形Ｓ１(t)〜Ｓ４(t)に対して、上記の到達遅れと伝搬減衰を相殺する補正処理を適用することができる。

したがって、仮想音源点Ｐｘと真の音源点Ｐａとが一致した場合には、図５および（１）式 に示したように、真の音源点Ｐａの音源波形、すなわち入力手段１３による接触位置Ｐａにおいて発生した実際の屈曲振動波の波形を復元することができる。

一方、図６に示すように、仮想音源点Ｐｘが真の音源点Ｐａと異なる場合には、図７および下記（２）式に示すように、実際の屈曲振動波の伝搬経路とは異なるため、上述した到達遅れの補正処理によって本来は揃うべき各信号波形Ｓ１(t)〜Ｓ４(t)の補正波形の位相が揃わないことになる。そのため、各音響センサー１２ａ〜１２ｄからの信号波形Ｓ１(t)〜Ｓ４(t)の補正波形を積算平均処理すると、復元波形の振幅が小さくなる。

図８は、本実施形態に係る圧力算出方法における仮想音源点の走査方法と音源波形の強度を示す概念図である。

上述したような音源波形の復元処理によれば、仮想音源点Ｐｘが真の音源点Ｐａに近いほど、復元波形の振幅、すなわち音圧値が大きくなり、仮想音源点が真音源点から遠いほど、復元波形の振幅（音圧値）が小さくなる。ここで、復元波形の振幅（音圧値）は、パネル基板１１への接触の強さに相当する。

そこで、本実施形態においては、図８（ａ）に示すように、パネル基板１１の表示領域に対応する領域を、格子状（マトリクス状）に配列された複数の単位領域１４に分割し、この単位領域１４ごとに仮想音源点Ｐｘを走査させることにより、パネル基板１１の全域で復元波形を取得することができる。

次いで、音圧分布生成ステップ（Ｓ１０４）においては、制御部５０により上記パネル基板１１の全域において取得した復元波形の振幅（音圧値）に基づいて、図８（ｂ）に示すように、パネル基板１１の全域において、音圧分布を生成する。この音圧分布は、音圧等圧線で表すことができる。

次いで、接触位置・強さ判別ステップ（Ｓ１０５）においては、上記音圧分布において、音圧等圧線で囲まれた領域の極大点に対応する単位領域１４に、真の音源点Ｐａが存在すると考えることができるので、制御部５０により音圧値が極大点となる単位領域１４を抽出することにより、パネル基板１１への入力手段１３の接触位置Ｐａと、当該接触位置Ｐａにおける接触の強さが同時に取得される。

そして、制御部５０により判別された、パネル基板１１への入力手段１３の接触位置Ｐａおよび接触強さに基づいて、表示駆動部６０が制御され、表示部２０の表示に反映される。これにより、ユーザは、入力操作の結果を視認することができる。

（制御方法の有効性の検証）
次に、本実施形態に係る圧力算出方法における補正・復元処理、音圧分布生成処理、接触位置・強さ判別処理について、シミュレーション実験の結果を示して、その有効性を検証する。

図９は、本実施形態に係る圧力算出方法の有効性を検証するための第１のシミュレーション実験の概念図である。図９（ａ）は、第１のシミュレーション実験に用いたモデルの概念とパラメータ諸元を示す図であり、図９（ｂ）は、第１のシミュレーション実験により生成された音圧分布を示す図である。図１０は、第１のシミュレーション実験の結果を示す解析図である。図１０（ａ）は、図９（ｂ）に示した音圧分布におけるＸＡ−ＸＡ線（本明細書においては図９（ｂ）中に示したローマ数字の「１０」に対応する記号として便宜的に「Ｘ」を用いる）に沿った断面の音圧値を示すグラフであり、図１０（ｂ）は、同じ接触位置において、所定の接触強さと、その半分の接触強さの二種類の接触強さで、タッチパネル１０の入力面に入力手段を接触させた場合における、上記と同様の音圧分布におけるＸＡ−ＸＡ線に沿った断面の音圧相対値を示すグラフである。

第１のシミュレーション実験に適用したシミュレーションモデルは、図９（ａ）に示すように、タッチパネル１０のパネル基板１１が８ｃｍ×８ｃｍの正方形状を有し、当該パネル基板１１を伝搬する屈曲振動波の伝搬速度を８０ｍ／ｓ、また、当該屈曲振動数を１０００Ｈｚに設定した。また、パネル基板１１の周縁部に相当する座標（ｘ，ｙ）＝（０，０）、（０，４）、（０，８）、（４，０）、（４，８）、（８，０）、（８，４）、（８，８）に計８個の音響センサー１２を配置した。そして、このようなパネル基板１１に対して、座標（ｘ，ｙ）＝（５，３）を接触位置Ｐａとして、パネル基板１１を格子間隔２ｍｍごとの複数の単位領域に分割し、上述した本実施形態に係る一連の制御方法を用いて各単位領域において復元波形の振幅（音圧値）を計算した。

このようなシミュレーション実験により、図９（ｂ）、図１０（ａ）に示すように、接触位置Ｐａに音圧の極大値が現れる音圧分布が得られた。また、接触位置Ｐａにおける接触強さ（接触圧力）の比を１：２に設定した場合、図１０（ｂ）に示すように、当該接触強さの比に応じた音圧相対値が得られた。このことから、上述した本実施形態に係る圧力算出方法により、パネル基板１１への接触位置Ｐａおよび接触強さの両方を正確に検出できることが判明した。

なお、上述した接触位置・強さ判別ステップ（Ｓ１０５）において、シミュレーション実験の結果として図９（ｂ）、図１０（ａ）に示したような音圧分布の変化がなだらかで正確に極大点（すなわち接触位置）を求められない場合には、例えば音圧データを累乗した後、微分処理することにより、極大点を判別することができる。

このように、本実施形態によれば、入力操作時にタッチパネルに触れることにより発生し、パネル基板を伝搬する屈曲振動波の到達遅れと伝搬減衰を補正し、音源波形を復元する手法により、入力操作による接触位置と接触強さを正確に検出することができる。したがって、タッチペンや指、筆等の任意の入力手段を使用してタッチパネルに入力操作をすることができ、入力手段に制限されることなく、良好に接触位置および接触圧力を検出することができる。これによれば、例えば、タッチパネルに対してペンや絵筆を使用して入力操作をすることにより、その接触強さ（すなわち筆圧）を表示に反映させることができるので、絵筆の筆致に類似した表現を実現することができる。

また、本実施形態によれば、屈曲振動波が良好に伝搬する程度の硬度を有するパネル基板と、当該屈曲振動波を検出するセンサーと、を備えた簡易な構成によりタッチパネルを構成することができるので、抵抗膜方式や静電容量方式のタッチパネルのような電極構造を有するパネル基板を必要とせず、タッチパネルを容易に大型化することができるとともに、耐久性を高めることができ、大画面の表示部を備えた圧力算出装置にも適用することができる。

また、本実施形態によれば、パネル基板は、屈曲振動波が良好に伝搬する程度の硬度を有するものであれば、どのような材質の部材であっても適用することができる。したがって、本実施形態に示したように、パネル基板を表示部の前面に配置、または、表示部に一体的に形成した圧力算出装置においては、光の透過率の高い任意の材質の部材を選択することができ、圧力算出装置の設計自由度を向上させることができる。

また、本実施形態によれば、タッチパネルに触れることにより発生する屈曲振動波は、パネル基板の表面だけでなくパネル部材全体が振動することにより伝搬する波であるので、パネル基板表面に傷や付着物がある場合であっても、良好に接触位置および接触圧力を検出することができる。

＜第２の実施形態＞
次に、本発明に係る圧力算出装置、圧力算出方法、および、圧力算出プログラムの第２の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、上述した第１の実施形態と同等の構成または処理については説明を簡略化する。

上述した第１の実施形態においては、パネル基板１１の全域について仮想音源点Ｐｘを走査することにより、パネル基板１１の全域で復元波形を取得して音圧分布を生成する手法について説明した。第２の実施形態においては、パネル基板１１のうち、接触位置Ｐａが含まれる領域を予め抽出し、当該抽出領域内でのみ仮想音源点Ｐｘを走査して、音圧分布を生成する手法を有している。

（圧力算出装置）
図１１は、本発明の第２の実施形態に係る圧力算出装置に適用される演算処理部と制御部の機能を示す概念図である。図１１（ａ）は、タッチパネルへの入力操作を示す概念図であり、図１１（ｂ）は、パネル基板に設定される抽出領域を示す概念図である。

第２の実施形態に係る圧力算出装置１００は、上述した第１の実施形態（図１参照）と同様に、概略、タッチパネル１０と、表示部２０と、振動波検出部３０と、演算処理部４０と、制御部５０と、表示駆動部６０と、を有している。ここで、タッチパネル１０、表示部２０、振動波検出部３０、表示駆動部６０は、上述した第１の実施形態と同等の機能を有している。

本実施形態に適用される演算処理部４０は、図１１（ａ）に示すように、タッチパネル１０への入力操作により、上述した振動波検出部３０により取得された各音響センサー１２ａ〜１２ｄにおける信号波形Ｓ１(t)〜Ｓ４(t)の時間成分を差分演算し、当該演算により得られた屈曲振動波の到達時間差と伝搬速度とに基づいて、各音響センサー１２ａ〜１２ｄと接触位置Ｐａとの距離Ｌ１〜Ｌ４を算出する。

また、演算処理部４０は、上記算出された各音響センサー１２と接触位置との距離Ｌ１〜Ｌ４に基づいて、図１１（ｂ）に示すように、制御部５０によりパネル基板１１に設定された抽出領域ＲＤ内において、上述した仮想音源点の概念を導入し、各音響センサー１２ａ〜１２ｄにより検出された信号波形Ｓ１(t)〜Ｓ４(t)に対して、仮想音源点からの屈曲振動波の到達遅れと伝搬減衰を補正し、当該仮想音源点における屈曲振動波の波形（音源波形）を復元生成する。ここで、演算処理部４０は、抽出領域ＲＤ内において、仮想音源点を走査させつつ、上記の一連の演算処理を実行する。

また、本実施形態に適用される制御部５０は、上述した第１の実施形態に示した、入力手段１３の接触位置Ｐａ、および、当該接触位置Ｐａにおける接触強さを判別する処理に加え、上述した演算処理部４０により算出された各音響センサー１２ａ〜１２ｄと接触位置Ｐａとの距離Ｌ１〜Ｌ４に基づいて、図１１（ｂ）に示すように、接触位置Ｐａと推定される位置を含む任意の大きさの抽出領域ＲＤを設定する処理を行う。そして、演算処理部４０に対して、当該抽出領域ＲＤ内で仮想音源点を走査させて、屈曲振動波の波形（音源波形）を復元生成する処理を実行するように制御する。

（圧力算出方法） 図１２は、本実施形態に係る圧力算出方法を示すフローチャートである。ここでは、上述した第１の実施形態、および、図１１を適宜参照しながら説明する。

本実施形態に係る圧力算出装置１００の制御動作は、図１２に示すように、概略、入力操作ステップ（Ｓ２０１）と、振動波検出ステップ（Ｓ２０２）と、領域絞り込み処理ステップ（Ｓ２０３）と、補正・復元処理ステップ（Ｓ２０４）と、音圧分布生成ステップ（Ｓ２０５）と、接触位置・強さ判別ステップ（Ｓ２０６）と、を有している。ここで、入力操作ステップ（Ｓ２０１）、振動波検出ステップ（Ｓ２０２）、音圧分布生成ステップ（Ｓ２０５）、接触位置・強さ判別ステップ（Ｓ２０６）は、各々、上述した第１の実施形態（図２参照）に示した、入力操作ステップ（Ｓ１０１）、振動波検出ステップ（Ｓ１０２）、音圧分布生成ステップ（Ｓ１０４）、接触位置・強さ判別ステップ（Ｓ１０５）と同等の処理が実行される。

まず、入力操作ステップ（Ｓ２０１）および振動波検出ステップ（Ｓ２０２）においては、図１１（ａ）に示したように、タッチパネル１０への入力操作により接触位置Ｐａにおいて発生し、パネル基板１１内を伝搬した屈曲振動波が各音響センサー１２ａ〜１２ｄにより検出され、振動波検出部３０により信号波形Ｓ１(t)〜Ｓ４(t)として取得される。

次いで、領域絞り込み処理ステップ（Ｓ２０３）においては、振動波検出部３０により取得された各音響センサー１２ａ〜１２ｄにおける信号波形Ｓ１(t)〜Ｓ４(t)に対して、演算処理部４０により各々の時間成分を差分演算して屈曲振動波の到達時間差を算出し、当該到達時間差と伝搬速度とに基づいて、各音響センサー１２ａ〜１２ｄと接触位置Ｐａとの距離Ｌ１〜Ｌ４を算出する。

次いで、演算処理部４０により算出された各音響センサー１２ａ〜１２ｄと接触位置Ｐａとの距離Ｌ１〜Ｌ４に基づいて、図１１（ｂ）に示したように、制御部５０によりパネル基板１１上の接触位置Ｐａを推定し、当該接触位置Ｐａと推定される位置を含む所定の大きさの抽出領域ＲＤを設定する。ここで、屈曲振動波の到達時間差を用いた接触位置Ｐａの推定方法においては、少なくとも信号波形を検出できる音響センサーが３個以上あればよい。また、抽出領域ＲＤの大きさは、少なくともパネル基板１１の大きさ（面積）よりも小さく設定される。なお、この抽出領域ＲＤの大きさは、パネル基板１１の大きさや、入力手段１３の硬さ、形状等、種々の条件に応じて適切な面積に設定される。

次いで、補正・復元処理ステップ（Ｓ２０４）においては、パネル基板１１に設定された抽出領域ＲＤにおいて、上述した第１の実施形態と同様に、演算処理部４０により各音響センサー１２ａ〜１２ｄにより検出された信号波形Ｓ１(t)〜Ｓ４(t)に対して、仮想音源点からの屈曲振動波の到達遅れ分の時間成分、および、伝搬減衰分の振幅成分を相殺するように補正し、さらに、補正された信号波形を積算平均することにより、当該仮想音源点における復元波形を生成する。この仮想音源点をタッチパネル１０の上記抽出領域ＲＤ全体に走査させる、すなわち、タッチパネル１０の抽出領域ＲＤの各位置について上述の処理を行う。

次いで、音圧分布生成ステップ（Ｓ２０５）においては、制御部５０により上記パネル基板１１内に設定された抽出領域ＲＤにおいて取得した復元波形の振幅（音圧値）に基づいて、音圧分布を生成する。次いで、接触位置・強さ判別ステップ（Ｓ２０６）においては、制御部５０により上記音圧分布の極大点に対応する単位領域を抽出することにより、パネル基板１１への接触位置Ｐａと、当該接触位置Ｐａにおける接触強さが同時に取得される。

（制御方法の有効性の検証）
次に、本実施形態に係る圧力算出方法における領域絞り込み処理、補正・復元処理、音圧分布生成処理、接触位置・強さ判別処理について、シミュレーション実験の結果を示して、その有効性を検証する。

図１３は、本実施形態に係る圧力算出方法の有効性を検証するための第２のシミュレーション実験の概念図である。図１３（ａ）は、第２のシミュレーション実験に用いたモデルの概念とパラメータ諸元を示す図であり、図１３（ｂ）は、第２のシミュレーション実験により生成された音圧分布を示す図である。図１４は、第２のシミュレーション実験の結果を示す解析図である。図１４は、図１３（ｂ）に示した音圧分布におけるＸIV−ＸIV（本明細書においては図１３（ｂ）中に示したローマ数字の「１４」に対応する記号として便宜的に「ＸIV」を用いる）に沿った断面の音圧値を示すグラフである。図１５は、第２のシミュレーション実験における抽出領域の絞り込み方法を示す概念図である。

第２のシミュレーション実験に適用したシミュレーションモデルは、上述した第１のシミュレーション実験と同様に、図１３（ａ）に示すように、タッチパネル１０のパネル基板１１が８０ｍｍ×８０ｍｍの正方形状を有し、当該パネル基板１１を伝搬する屈曲振動波の伝搬速度を８０ｍ／ｓ、また、当該屈曲振動数を１０００Ｈｚに設定した。そして、第２のシミュレーション実験においては、パネル基板１１の周縁部に相当する座標（ｘ，ｙ）＝（０，０）、（０，８）、（８，０）、（８，８）に計４個の音響センサー１２を配置した。そして、このようなパネル基板１１に対して、第１のシミュレーション実験と同様に、座標（ｘ，ｙ）＝（５，３）を接触位置Ｐａとして、パネル基板１１を格子間隔２ｍｍごとの複数の単位領域に分割し、上述した第１の実施形態に係る一連の制御方法を適用して、パネル基板１１全域の各単位領域において復元波形の振幅（音圧値）を計算した。

このようなシミュレーション実験により、図１３（ｂ）、図１４に示すように、音圧が極大値となる点（偽の音源点）、すなわち、各音響センサー１２により検出される信号波形の位相のズレが極小となる点が、真音源点である接触位置Ｐａ以外にも現れる音圧分布が得られた。

そこで、上述した第２の実施形態に係る一連の制御方法を適用して、各音響センサー１２における屈曲振動波の到達時間差と伝搬速度に基づいて、各音響センサー１２と接触位置Ｐａとの距離を算出することにより、パネル基板１１上の接触位置Ｐａを推定する。そして、図１４、図１５に示すように、接触位置Ｐａと推定される位置を含む比較的狭い領域（抽出領域ＲＤ）を設定して、接触位置および接触強さの判別対象領域として絞り込む。これにより、接触位置・強さ判別処理において、真音源点である接触位置Ｐａと、偽の音源点とを良好に区別することができることが判明した。

また、このようなシミュレーション実験の結果から、上述した第１のシミュレーション実験の場合（８個）よりも少ない個数（４個）の音響センサーをタッチパネル１０に配置した場合であっても、第２の実施形態に係る圧力算出方法により、パネル基板１１への接触位置Ｐａおよび接触強さの両方を正確に検出できることが判明した。

このように、本実施形態によれば、上述した第１の実施形態に示した作用効果に加え、パネル基板に配置するセンサーの数を削減した場合であっても、良好に接触位置および接触圧力を検出することができるので、圧力算出装置の構造の簡素化や、処理負担の軽減による処理速度の向上、製品コストの削減を図ることができる。

なお、第２の実施形態に係る制御方法において、パネル基板１１内に設定された抽出領域ＲＤに対して音圧分布を作成した場合に、当該抽出領域ＲＤ内に複数の極大点が存在する場合には、屈曲振動波の到達時間差と伝搬速度に基づいて推定された接触位置Ｐａに最も近い極大点を真の音源点と判断する処理を、さらに実行するものであってもよい。

また、本実施形態に係る制御方法においては、図１２に示したように、接触位置および接触強さの判別対象となる抽出領域ＲＤを絞り込んで設定した（領域絞り込み処理Ｓ２０３）後、当該抽出領域ＲＤについて、仮想音源点を走査して音圧分布を作成する手順（補正・復元処理Ｓ２０４、音圧分布生成処理Ｓ２０５）を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、第１の実施形態に示したように、パネル基板１１の全域について、仮想音源点を走査して音圧分布を作成した（補正・復元処理Ｓ１０３、音圧分布生成処理Ｓ１０４）後、屈曲振動波の到達時間差と伝搬速度に基づいて推定された接触位置Ｐａを含む抽出領域ＲＤを設定し、当該抽出領域ＲＤの音圧分布極大点を接触位置Ｐａと判別する手順を実行するものであってもよい。

なお、上述した各実施形態および各シミュレーション実験においては、音響センサーをタッチパネルの周縁部の４隅、または４隅および４辺上に配置した構成を用いて、タッチパネルへの接触位置および接触圧力を検出する制御方法について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。

すなわち、本発明に適用されるセンサーは、パネル基板を伝搬する振動波を検出することができる位置であれば、パネル基板の一面側に配置されているものであっても他面側に配置されているものであってもよい。また、透明なセンサーを適用する場合には、表示領域に対応するパネル基板の領域に配置されているものであってもよく、ペンタブレットのように表示部を備えない圧力算出装置の場合にも、パネル基板の周縁部に限らず、入力手段が接触する内部領域に配置されているものであってもよい。また、複数のセンサーをパネル基板に２次元配置（例えばマトリクス状に配置）することにより、屈曲振動波の検出精度を向上させることができるとともに、面音源（２次元的な拡がりを有する面入力）や複数音源（複数の同時入力、いわゆるマルチタッチ）を検出する場合にも良好に適用することができる。

また、本発明に適用されるセンサーは、タッチパネル１０のパネル基板１１に設けられているものであったが、これに限らず、図１６に示す変形例のように、表示部２０が有する少なくとも１枚の基板２１の一面側または他面側に設けられているものであってもよい。この場合、表示部２０の基板２１がタッチパネル１０のパネル基板１１を兼ねることができる。従って、タッチパネル１０のパネル基板１１は不要である。

また、上述した各実施形態においては、タッチパネル１０を表示部２０の前面に配置、または、表示部２０と一体的に形成した圧力算出装置１００について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、入力部への入力操作により、入力部を構成するパネル基板や、当該パネル基板に相当する媒体に、屈曲振動波が発生し、その発生位置（接触位置）と強さ（接触圧力）により動作を特徴付ける（または制御する）用途のものであれば良好に適用することができる。具体的な適用例を以下に説明する。

本発明に係る圧力算出装置は、例えば、机等の天板や机上に配置される平板状の基板を入力部として、当該天板または基板の任意の箇所（例えば周縁部近傍等）に複数個の音響センサーを配置し、上述した各実施形態に係る構成および制御方法を適用することにより、机等の天板や机上に配置される平板状の基板上における接触位置を検出することができる。これを応用すれば、机等の天板や机上に配置される平板状の基板を、鍵盤楽器の鍵盤部分と同様に扱うことができる。この場合、天板における接触位置と接触圧力に応じて、音色やその強さ（いわゆる打鍵の強さによる当該音の強弱に相当する）が判別され、スピーカ等の出力装置から、当該入力操作に応じた強さの音が出力されるようにしてもよい。なお、この例において、本発明に係る圧力算出装置は、鍵盤楽器に限らず、単に当該机上や基板上の位置を検出する装置としても利用できることは言うまでもない。

また、本発明に係る圧力算出装置は、例えば、ドア等の開閉板を入力部として、当該開閉板の任意の箇所（例えば周縁部近傍等）に複数個の音響センサーを埋め込み、上述した各実施形態に係る構成および制御方法を適用することにより、開閉板のノックの仕方で開錠する電子鍵システムを実現することができる。この場合、開閉板におけるノック位置およびノック強さが、予め設定した接触位置および接触圧力と比較、判別され、電子鍵の開閉動作が制御される。

また、本発明に適用される演算処理部は、各音響センサーにおける補正波形を積算平均する処理を行うものであったが、これに限らず、各音響センサーにおける補正波形の標準偏差を算出する処理を行うものであってもよい。この場合、求められた標準偏差が最小または極小になる点を、真の音源点としてみなすことができる。

以上、本発明のいくつかの実施形態について説明したが、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲を含むものである。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。

（付記）
［１］ 入力面を有し、該入力面が接触されることにより振動波が発生する基板と、
前記基板の所定の位置に設けられ、前記振動波を検出する複数のセンサーと、
前記複数のセンサーにより検出された複数の前記振動波の信号波形に対して、所定の演算処理を行って、前記基板の前記入力面の複数の異なる位置である複数の仮想点のそれぞれにおける音源波形を生成する波形生成部と、
生成された前記各音源波形の振幅に基づいて、前記基板の前記入力面内における音圧分布を生成する音圧分布生成部と、
前記音圧分布における音圧の極大値を、前記接触によって前記基板の前記入力面に印加された圧力とする圧力算出部と、
を備えることを特徴とする圧力算出装置である。

［２］ 前記圧力算出装置は、さらに、前記複数の仮想点の中から、前記音圧分布において音圧が極大値となる前記仮想点の位置を、前記基板の前記入力面への接触における接触位置とする接触位置判定部を備えることを特徴とする［１］に記載の圧力算出装置である。

［３］前記基板は、表示を行う表示部の視野側に配置された、透明な平板であることを特徴とする［１］または［２］に記載の圧力算出装置である。

［４］ 前記圧力算出装置は、さらに、
前記基板を有し、表示を行う表示部を備えることを特徴とする［１］または［２］に記載の圧力算出装置である。

［５］ 前記複数のセンサーは、前記基板の周縁部に配置されていることを特徴とする［３］または［４］に記載の圧力算出装置である。

［６］ 前記複数のセンサーは、前記基板の任意の領域に配置されていることを特徴とする［１］乃至［５］のいずれか一項に記載の圧力算出装置である。

［７］ 前記波形生成部は、複数の前記振動波の各信号波形に対して、前記各振動波が前記仮想点から伝搬された場合の、到達遅れ分の時間成分と伝搬減衰分の振幅成分を相殺する補正を行い、前記補正された前記各信号波形を積算平均して、前記音源波形を生成することを特徴とする［１］乃至［６］のいずれか一項に記載の圧力算出装置である。

［８］ 前記波形生成部は、複数の前記振動波の各信号波形に対して、前記各振動波が前記仮想点から伝搬された場合の、到達遅れ分の時間成分と伝搬減衰分の振幅成分を相殺する補正を行い、前記補正された前記各信号波形の標準偏差を算出して、前記音源波形を生成することを特徴とする［１］乃至［６］のいずれか一項に記載の圧力算出装置である。

［９］ 前記音圧分布生成部は、前記基板の全域の任意の位置を前記仮想点として、当該仮想点における前記音源波形の振幅に基づいて、前記基板の前記入力面内の全域における前記音圧分布を生成することを特徴とする［１］乃至［８］のいずれか一項に記載の圧力算出装置である。

［１０］ 前記音圧分布生成部は、前記基板内の特定の領域内の任意の位置を前記仮想点として、当該仮想点における前記音源波形の振幅に基づいて、前記基板の前記入力面の特定の領域内における前記音圧分布を生成することを特徴とする［１］乃至［８］のいずれか一項に記載の圧力算出装置である。

［１１］ 前記音圧分布生成部は、前記特定の領域を、前記複数のセンサーへの前記振動波の到達時間差および伝搬速度に基づいて算出される音源位置を含み、前記基板よりも狭い面積である領域に設定することを特徴とする［１０］に記載の圧力算出装置である。

［１２］ 入力面を有する基板の該入力面が接触されることにより発生した振動波を、前記基板の所定の位置に設けられた複数のセンサーによって検出して、
前記複数のセンサーにより検出された複数の前記振動波の信号波形に対して、所定の演算処理を行って、前記基板の前記入力面の複数の異なる位置である複数の仮想点のそれぞれにおける音源波形を生成して、
生成された前記各音源波形の振幅に基づいて、前記基板の前記入力面内における音圧分布を生成して、
前記音圧分布における音圧の極大値を、前記接触によって前記基板の前記入力面に印加された圧力とする、
ことを特徴とする圧力算出方法である。

［１３］ コンピュータに、
入力面を有する基板の所定の位置に設けられた複数のセンサーによって検出された、前記基板の前記入力面が接触されることにより発生した振動波の信号波形に対して、所定の演算処理を行わせて、前記基板の前記入力面の複数の異なる位置である複数の仮想点のそれぞれにおける音源波形を生成させて、
生成させた前記各音源波形の振幅に基づいて、前記基板の前記入力面内における音圧分布を生成させて、
前記音圧分布における音圧の極大値を、前記接触によって前記基板の前記入力面に印加された圧力とさせる、
ことを特徴とする圧力算出プログラムである。

１０ タッチパネル
１１ パネル基板
１２、１２ａ〜１２ｄ 音響センサー
１３ 入力手段
２０ 表示部
２１ 基板
３０ 振動波検出部
４０ 演算処理部（波形生成部）
５０ 制御部（音圧分布生成部、圧力算出部、接触位置判定部）
６０ 表示駆動部
１００ 圧力算出装置
Ｐａ 真の音源点
Ｐｘ 仮想音源点

Claims (13)

1. 入力面を有し、該入力面が接触されることにより振動波が発生する基板と、
   前記基板の所定の位置に設けられ、前記振動波を検出する複数のセンサーと、
   前記複数のセンサーにより検出された複数の前記振動波の信号波形に対して、所定の演算処理を行って、前記基板の前記入力面の複数の異なる位置である複数の仮想点のそれぞれにおける音源波形を生成する波形生成部と、
   生成された前記各音源波形の振幅に基づいて、前記基板の前記入力面内における音圧分布を生成する音圧分布生成部と、
   前記音圧分布における音圧の極大値を、前記接触によって前記基板の前記入力面に印加された圧力とする圧力算出部と、
   を備えることを特徴とする圧力算出装置。
2. 前記圧力算出装置は、さらに、前記複数の仮想点の中から、前記音圧分布において音圧が極大値となる前記仮想点の位置を、前記基板の前記入力面への接触における接触位置とする接触位置判定部を備えることを特徴とする請求項１に記載の圧力算出装置。
3. 前記基板は、表示を行う表示部の視野側に配置された、透明な平板であることを特徴とする請求項１または２に記載の圧力算出装置。
4. 前記圧力算出装置は、さらに、
   前記基板を有し、表示を行う表示部を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の圧力算出装置。
5. 前記複数のセンサーは、前記基板の周縁部に配置されていることを特徴とする請求項３または４に記載の圧力算出装置。
6. 前記複数のセンサーは、前記基板の任意の領域に配置されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の圧力算出装置。
7. 前記波形生成部は、複数の前記振動波の各信号波形に対して、前記各振動波が前記仮想点から伝搬された場合の、到達遅れ分の時間成分と伝搬減衰分の振幅成分を相殺する補正を行い、前記補正された前記各信号波形を積算平均して、前記音源波形を生成することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の圧力算出装置。
8. 前記波形生成部は、複数の前記振動波の各信号波形に対して、前記各振動波が前記仮想点から伝搬された場合の、到達遅れ分の時間成分と伝搬減衰分の振幅成分を相殺する補正を行い、前記補正された前記各信号波形の標準偏差を算出して、前記音源波形を生成することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の圧力算出装置。
9. 前記音圧分布生成部は、前記基板の全域の任意の位置を前記仮想点として、当該仮想点における前記音源波形の振幅に基づいて、前記基板の前記入力面内の全域における前記音圧分布を生成することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の圧力算出装置。
10. 前記音圧分布生成部は、前記基板内の特定の領域内の任意の位置を前記仮想点として、当該仮想点における前記音源波形の振幅に基づいて、前記基板の前記入力面の特定の領域内における前記音圧分布を生成することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の圧力算出装置。
11. 前記音圧分布生成部は、前記特定の領域を、前記複数のセンサーへの前記振動波の到達時間差および伝搬速度に基づいて算出される音源位置を含み、前記基板よりも狭い面積である領域に設定することを特徴とする請求項１０に記載の圧力算出装置。
12. 入力面を有する基板の該入力面が接触されることにより発生した振動波を、前記基板の所定の位置に設けられた複数のセンサーによって検出して、
    前記複数のセンサーにより検出された複数の前記振動波の信号波形に対して、所定の演算処理を行って、前記基板の前記入力面の複数の異なる位置である複数の仮想点のそれぞれにおける音源波形を生成して、
    生成された前記各音源波形の振幅に基づいて、前記基板の前記入力面内における音圧分布を生成して、
    前記音圧分布における音圧の極大値を、前記接触によって前記基板の前記入力面に印加された圧力とする、
    ことを特徴とする圧力算出方法。
13. コンピュータに、
    入力面を有する基板の所定の位置に設けられた複数のセンサーによって検出された、前記基板の前記入力面が接触されることにより発生した振動波の信号波形に対して、所定の演算処理を行わせて、前記基板の前記入力面の複数の異なる位置である複数の仮想点のそれぞれにおける音源波形を生成させて、
    生成させた前記各音源波形の振幅に基づいて、前記基板の前記入力面内における音圧分布を生成させて、
    前記音圧分布における音圧の極大値を、前記接触によって前記基板の前記入力面に印加された圧力とさせる、
    ことを特徴とする圧力算出プログラム。

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