JP2017157168A - 電子機器、及び、押圧検出プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】使い勝手の良好な電子機器及び押圧検出プログラムを提供する。
【解決手段】電子機器は、トップパネルの操作面に行われる操作入力の位置を検出する位置検出部と、操作面に振動を発生させる振動素子と、操作面への操作入力の位置に応じて、操作面に超音波帯の固有振動を発生させる駆動信号で振動素子を駆動する駆動制御部と、駆動制御部から振動素子に供給される電流量を検出する電流検出部と、トップパネルが押圧されているときの駆動信号の電流量と電圧値との電流電圧比から操作入力による押圧力を求める変換係数を、操作入力の位置における固有振動の振幅と基準位置の基準振幅との振幅比で補正する係数補正部と、係数補正部によって補正された変換係数を用いて操作入力の押圧力を算出する押圧力算出部と、押圧力算出部によって算出された操作入力の押圧力に基づいて、トップパネルが押圧されているかどうかを判定する押圧判定部とを含む。
【選択図】図６

Description

本発明は、電子機器、及び、押圧検出プログラムに関する。

従来より、表面に入力操作面を有する可動板と、可動板とわずかな絶縁間隔を隔てて配置され、可動板を背面から支持する支持基板と、入力操作面への押圧とその押圧位置を、可動板と支持基板上の対向面にそれぞれ形成された導電体層間の接触から検出し、押圧位置データを出力する押圧検出手段とを備えるタッチパネル入力装置がある。タッチパネル入力装置は、押圧を検出した際に、可動板又は支持基板を振動し、入力操作感を発生させる。また、対向する両面に一対の駆動電極が固着された圧電基板を、直接若しくは駆動電極を介して、可動板又は支持基板に固着し、入力操作面への押圧を検出した際に、一対の駆動電極に駆動電圧を印加して、伸縮する圧電基板により可動板又は支持基板を振動させることを特徴とする（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−１２２５０７号公報

ところで、従来のタッチパネル入力装置は、圧電基板を振動させている場合に、利用者がタッチパネルを押圧しているのかどうかを検出することができない。このため、従来のタッチパネル入力装置は、使い勝手が良好ではない。

そこで、使い勝手の良好な電子機器、及び、押圧検出プログラムを提供することを目的とする。

本発明の実施の形態の電子機器は、操作面を有するトップパネルと、前記操作面に行われる操作入力の位置を検出する位置検出部と、前記操作面に振動を発生させる振動素子と、前記操作面への前記操作入力の位置に応じて、前記操作面に超音波帯の固有振動を発生させる駆動信号で前記振動素子を駆動する駆動制御部と、前記駆動制御部から前記振動素子に供給される電流量を検出する電流検出部と、前記操作入力によって前記トップパネルが押圧されているときの前記駆動信号の電流量と電圧値との電流電圧比から前記操作入力による押圧力を求める変換係数を、前記操作入力の位置における前記固有振動の振幅と基準位置の基準振幅との振幅比で補正する係数補正部と、前記係数補正部によって補正された前記変換係数を用いて前記操作入力の押圧力を算出する押圧力算出部と、前記押圧力算出部によって算出された前記操作入力の押圧力に基づいて、前記操作入力によって前記トップパネルが押圧されているかどうかを判定する押圧判定部とを含む。

使い勝手の良好な電子機器、及び、押圧検出プログラムを提供することができる。

実施の形態の電子機器１００を示す斜視図である。 実施の形態の電子機器１００を示す平面図である。 図２に示す電子機器１００のＡ−Ａ矢視断面を示す図である。 超音波帯の固有振動によってトップパネル１２０に生じる定在波のうち、トップパネル１２０の短辺に平行に形成される波頭を示す図である。 電子機器１００のトップパネル１２０に生じさせる超音波帯の固有振動により、操作入力を行う指先に掛かる動摩擦力が変化する様子を説明する図である。 実施の形態の電子機器１００の構成を示す図である。 電流検出部１８０を示す図である。 押圧の有無と駆動信号の電圧及び電流との関係を示す図である。 押圧力と、駆動信号の電流及び電圧の比との関係を示す図である。 図９に示す実験結果を押圧力と比Ｉｐ／Ｖｐとの関係で纏めた図である。 電子機器１００の操作の様子を示す図である。 図１１のように操作された場合における、押圧力、駆動信号の振幅、及び比Ｉｐ／Ｖｐを示す図である。 メモリ２５０に格納されるデータを示す図である。 メモリ２５０に格納されるデータを示す図である。 メモリ２５０に格納されるデータを示す図である。 トップパネル１２０への操作入力の有無による比Ｉｐ／Ｖｐの変化を説明する図である。 トップパネル１２０に生じる定在波の振幅の分布を表すテーブル形式の分布データを示す図である。 図１７に示すテーブル形式のデータにおいて、合計値Ａａを求める手法を説明する図である。 アプリケーションプロセッサ２２０が実行する処理を示すフローチャートである。 実施の形態１の第１変形例を説明する図である。 実施の形態１の第１変形例による補正係数Ａｍの求め方を説明する図である。 実施の形態１の第２変形例による、比の差分（Ｉｐ０／Ｖｐ０−Ｉｐ／Ｖｐ）と押圧変換係数ＰＦとを関連付けたデータを示す図である。 車両１０の室内のドライバーズシート１１の周りを示す図である。 実施の形態１の第３変形例の電子機器１００Ａを示す平面図である。 第４変形例の電子機器１００Ｂを示す図である。 第４変形例の電子機器１００Ｂのタッチパッド１６０Ｂ２の断面を示す図である。 実施の形態２の電子機器１００Ｃの構成を示す図である。 アプリケーションプロセッサ２２０Ｃが実行する処理を示すフローチャートである。

以下、本発明の電子機器、及び、押圧検出プログラムを適用した実施の形態について説明する。

＜実施の形態１＞
図１は、実施の形態１の電子機器１００を示す斜視図である。

電子機器１００は、一例として、タッチパネルを入力操作部とする、スマートフォン端末機、又は、タブレット型コンピュータである。電子機器１００は、タッチパネルを入力操作部とする機器であればよいため、例えば、携帯情報端末機、又は、ＡＴＭ（Automatic Teller Machine）のように特定の場所に設置されて利用される機器であってもよい。

電子機器１００の入力操作部１０１は、タッチパネルの下にディスプレイパネルが配設されており、ディスプレイパネルにＧＵＩ(Graphic User Interface)による様々なボタン１０２Ａ、又は、スライダー１０２Ｂ等（以下、ＧＵＩ操作部１０２と称す）が表示される。

電子機器１００の利用者は、通常、ＧＵＩ操作部１０２を操作するために、指先で入力操作部１０１に触れる。

次に、図２を用いて、電子機器１００の具体的な構成について説明する。

図２は、実施の形態１の電子機器１００を示す平面図であり、図３は、図２に示す電子機器１００のＡ−Ａ矢視断面を示す図である。なお、図２及び図３では、図示するように直交座標系であるＸＹＺ座標系を定義する。

電子機器１００は、筐体１１０、トップパネル１２０、両面テープ１３０、振動素子１４０、タッチパネル１５０、ディスプレイパネル１６０、及び基板１７０を含む。

筐体１１０は、例えば、樹脂製であり、図３に示すように凹部１１０Ａに基板１７０、ディスプレイパネル１６０、及びタッチパネル１５０が配設されるとともに、両面テープ１３０によってトップパネル１２０が接着されている。

トップパネル１２０は、平面視で長方形の薄い平板状の部材であり、透明なガラス、又は、ポリカーボネートのような強化プラスティックで作製される。トップパネル１２０の表面（Ｚ軸正方向側の面）１２０Ａは、電子機器１００の利用者が操作入力を行う操作面の一例である。

トップパネル１２０は、Ｚ軸負方向側の面に振動素子１４０が接着され、平面視における四辺が両面テープ１３０によって筐体１１０に接着されている。なお、両面テープ１３０は、トップパネル１２０の四辺を筐体１１０に接着できればよく、図３に示すように矩形環状である必要はない。

トップパネル１２０のＺ軸負方向側にはタッチパネル１５０が配設される。トップパネル１２０は、タッチパネル１５０の表面を保護するために設けられている。なお、トップパネル１２０の表面に、さらに別なパネル又は保護膜等が設けられていてもよい。

トップパネル１２０は、Ｚ軸負方向側の面に振動素子１４０が接着された状態で、振動素子１４０が駆動されることによって振動する。実施の形態１では、トップパネル１２０の固有振動周波数でトップパネル１２０を振動させて、トップパネル１２０に定在波を生じさせる。ただし、トップパネル１２０には振動素子１４０が接着されているため、実際には、振動素子１４０の重さ等を考慮した上で、固有振動周波数を決めることが好ましい。

振動素子１４０は、トップパネル１２０のＺ軸負方向側の面において、Ｙ軸正方向側において、Ｘ軸方向に伸延する短辺に沿って接着されている。振動素子１４０は、超音波帯の振動を発生できる素子であればよく、例えば、ピエゾ素子のような圧電素子を含むものを用いることができる。

振動素子１４０は、後述する駆動制御部から出力される駆動信号によって駆動される。振動素子１４０が発生する振動の振幅（強度）及び周波数は駆動信号によって設定される。また、振動素子１４０のオン／オフは駆動信号によって制御される。

なお、超音波帯とは、例えば、約２０ｋＨｚ以上の周波数帯をいう。実施の形態１の電子機器１００では、振動素子１４０が振動する周波数は、トップパネル１２０の振動数と等しくなるため、振動素子１４０は、トップパネル１２０の固有振動数で振動するように駆動信号によって駆動される。

タッチパネル１５０は、ディスプレイパネル１６０の上（Ｚ軸正方向側）で、トップパネル１２０の下（Ｚ軸負方向側）に配設されている。タッチパネル１５０は、電子機器１００の利用者がトップパネル１２０に触れる位置（以下、操作入力の位置と称す）を検出する位置検出部の一例である。

タッチパネル１５０の下にあるディスプレイパネル１６０には、ＧＵＩによる様々なボタン等（以下、ＧＵＩ操作部と称す）が表示される。このため、電子機器１００の利用者は、通常、ＧＵＩ操作部を操作するために、指先でトップパネル１２０に触れる。

タッチパネル１５０は、利用者のトップパネル１２０への操作入力の位置を検出できる位置検出部であればよく、例えば、静電容量型又は抵抗膜型の位置検出部であればよい。ここでは、タッチパネル１５０が静電容量型の位置検出部である形態について説明する。タッチパネル１５０とトップパネル１２０との間に隙間があっても、静電容量型のタッチパネル１５０は、トップパネル１２０への操作入力を検出できる。

また、ここでは、タッチパネル１５０の入力面側にトップパネル１２０が配設される形態について説明するが、トップパネル１２０はタッチパネル１５０と一体的であってもよい。この場合、タッチパネル１５０の表面が図２及び図３に示すトップパネル１２０の表面になり、操作面を構築する。また、図２及び図３に示すトップパネル１２０を省いた構成であってもよい。この場合も、タッチパネル１５０の表面が操作面を構築する。また、この場合には、操作面を有する部材を、当該部材の固有振動で振動させればよい。

また、タッチパネル１５０が抵抗膜型の場合は、トップパネル１２０の上にタッチパネル１５０が配設されていてもよい。この場合も、タッチパネル１５０の表面が操作面を構築する。また、タッチパネル１５０が静電容量型の場合は、図２及び図３に示すトップパネル１２０を省いた構成であってもよい。この場合も、タッチパネル１５０の表面が操作面を構築する。また、この場合には、操作面を有する部材を、当該部材の固有振動で振動させればよい。

ディスプレイパネル１６０は、例えば、液晶ディスプレイパネル又は有機ＥＬ(Electroluminescence)パネル等の画像を表示できる表示部であればよい。ディスプレイパネル１６０は、筐体１１０の凹部１１０Ａの内部で、図示を省略するホルダ等によって基板１７０の上（Ｚ軸正方向側）に設置される。

ディスプレイパネル１６０は、後述するドライバＩＣ(Integrated Circuit)によって駆動制御が行われ、電子機器１００の動作状況に応じて、ＧＵＩ操作部、画像、文字、記号、図形等を表示する。

基板１７０は、筐体１１０の凹部１１０Ａの内部に配設される。基板１７０の上には、ディスプレイパネル１６０及びタッチパネル１５０が配設される。ディスプレイパネル１６０及びタッチパネル１５０は、図示を省略するホルダ等によって基板１７０及び筐体１１０に固定されている。

基板１７０には、後述する駆動制御装置の他に、電子機器１００の駆動に必要な種々の回路等が実装される。

以上のような構成の電子機器１００は、トップパネル１２０に利用者の指が接触すると、基板１７０に実装される駆動制御部が振動素子１４０を駆動し、トップパネル１２０を超音波帯の周波数で振動させる。この超音波帯の周波数は、トップパネル１２０と振動素子１４０とを含む共振系の共振周波数であり、トップパネル１２０に定在波を発生させる。

電子機器１００は、超音波帯の定在波を発生させることにより、トップパネル１２０を通じて利用者に触感を提供する。

また、電子機器１００は、ＧＵＩ操作部が押圧され、押圧の度合（以下、押圧度合）が第１閾値以上になると、そのＧＵＩ操作部への入力を受け付ける。そして、電子機器１００は、押圧度合が第１閾値よりも低い第２閾値以下になると、押圧する操作が終了したと判定する。このような処理については後述する。

なお、押圧とは、利用者の指先がトップパネル１２０に触れて操作入力を行っている状態から、指先でトップパネル１２０を厚さ方向（Ｚ軸方向）に押すことをいう。電子機器１００は、利用者の指先がトップパネルを厚さ方向に押す力が所定の大きさ以上になった場合に押圧されていると判定する。

次に、図４を用いて、トップパネル１２０に発生させる定在波について説明する。

図４は、超音波帯の固有振動によってトップパネル１２０に生じる定在波のうち、トップパネル１２０の短辺に平行に形成される波頭を示す図であり、図４の（Ａ）は側面図、（Ｂ）は斜視図である。図４の（Ａ）、（Ｂ）では、図２及び図３と同様のＸＹＺ座標を定義する。なお、図４の（Ａ）、（Ｂ）では、理解しやすさのために、定在波の振幅を誇張して示す。また、図４の（Ａ）、（Ｂ）では振動素子１４０を省略する。

トップパネル１２０のヤング率Ｅ、密度ρ、ポアソン比δ、長辺寸法ｌ、厚さｔと、長辺方向に存在する定在波の周期数ｋとを用いると、トップパネル１２０の固有振動数（共振周波数）ｆは次式（１）、（２）で表される。定在波は１／２周期単位で同じ波形を有するため、周期数ｋは、０．５刻みの値を取り、０．５、１、１．５、２・・・となる。

なお、式（２）の係数αは、式（１）におけるｋ^２以外の係数をまとめて表したものである。

図４の（Ａ）、（Ｂ）に示す定在波は、一例として、周期数ｋが１０の場合の波形である。例えば、トップパネル１２０として、長辺の長さｌが１４０ｍｍ、短辺の長さが８０ｍｍ、厚さｔが０．７ｍｍのGorilla（登録商標）ガラスを用いる場合には、周期数ｋが１０の場合に、固有振動数ｆは３３．５［ｋＨｚ］となる。この場合は、周波数が３３．５［ｋＨｚ］の駆動信号を用いればよい。

また、周期数ｋが１１の場合には、共振振動数は３８．６［ｋＨｚ］となる。この場合は、周波数が３８．６［ｋＨｚ］の駆動信号を用いればよい。

トップパネル１２０の振幅は、例えば、数μｍ程度であり、トップパネル１２０と振動素子１４０の変形量が小さいため、駆動信号の振幅（電圧）と、トップパネル１２０の振幅と、振動素子１４０に流れる電流量とは比例関係になる。

トップパネル１２０が共振周波数で振動素子１４０によって駆動されるときには、トップパネル１２０の振幅は、振動素子１４０を駆動する駆動信号の振幅（電圧）に応じて変化し、振動素子１４０に流れる電流量は、トップパネル１２０の振幅に応じて変化する。

トップパネル１２０は、平板状の部材であるが、振動素子１４０（図２及び図３参照）を駆動して超音波帯の固有振動を発生させると、図４の（Ａ）、（Ｂ）に示すように撓むことにより、表面に定在波が生じる。

なお、ここでは、１つの振動素子１４０がトップパネル１２０のＺ軸負方向側の面において、Ｙ軸正方向側において、Ｘ軸方向に伸延する短辺に沿って接着される形態について説明するが、振動素子１４０を２つ用いてもよい。２つの振動素子１４０を用いる場合は、もう１つの振動素子１４０をトップパネル１２０のＺ軸負方向側の面において、Ｙ軸負方向側において、Ｘ軸方向に伸延する短辺に沿って接着すればよい。この場合に、２つの振動素子１４０は、トップパネル１２０の２つの短辺に平行な中心線を対称軸として、軸対称になるように配設すればよい。

また、２つの振動素子１４０を駆動する場合は、周期数ｋが整数の場合は同一位相で駆動すればよく、周期数ｋが小数（整数部と小数部とを含む数）の場合は逆位相で駆動すればよい。

次に、図５を用いて、電子機器１００のトップパネル１２０に生じさせる超音波帯の固有振動について説明する。

図５は、電子機器１００のトップパネル１２０に生じさせる超音波帯の固有振動により、操作入力を行う指先に掛かる動摩擦力が変化する様子を説明する図である。図５の（Ａ）、（Ｂ）では、利用者が指先でトップパネル１２０に触れながら、指をトップパネル１２０の奥側から手前側に矢印に沿って移動する操作入力を行っている。なお、振動のオン／オフは、振動素子１４０（図２及び図３参照）をオン／オフすることによって行われる。

また、図５の（Ａ）、（Ｂ）では、トップパネル１２０の奥行き方向において、振動がオフの間に指が触れる範囲をグレーで示し、振動がオンの間に指が触れる範囲を白く示す。

超音波帯の固有振動は、図４に示すようにトップパネル１２０の全体に生じるが、図５の（Ａ）、（Ｂ）には、利用者の指がトップパネル１２０の奥側から手前側に移動する間に振動のオン／オフを切り替える動作パターンを示す。

このため、図５の（Ａ）、（Ｂ）では、トップパネル１２０の奥行き方向において、振動がオフの間に指が触れる範囲をグレーで示し、振動がオンの間に指が触れる範囲を白く示す。

図５の（Ａ）に示す動作パターンでは、利用者の指がトップパネル１２０の奥側にあるときに振動がオフであり、指を手前側に移動させる途中で振動がオンになっている。

一方、図５の（Ｂ）に示す動作パターンでは、利用者の指がトップパネル１２０の奥側にあるときに振動がオンであり、指を手前側に移動させる途中で振動がオフになっている。

ここで、トップパネル１２０に超音波帯の固有振動を生じさせると、トップパネル１２０の表面と指との間にスクイーズ効果による空気層が介在し、指でトップパネル１２０の表面をなぞったときの動摩擦係数が低下する。

従って、図５の（Ａ）では、トップパネル１２０の奥側にグレーで示す範囲では、指先に掛かる動摩擦力は大きく、トップパネル１２０の手前側に白く示す範囲では、指先に掛かる動摩擦力は小さくなる。

このため、図５の（Ａ）に示すようにトップパネル１２０に操作入力を行う利用者は、振動がオンになると、指先に掛かる動摩擦力の低下を感知し、指先の滑り易さを知覚することになる。このとき、利用者はトップパネル１２０の表面がより滑らかになることにより、動摩擦力が低下するときに、トップパネル１２０の表面に凹部が存在するように感じる。

一方、図５の（Ｂ）では、トップパネル１２０の奥前側に白く示す範囲では、指先に掛かる動摩擦力は小さく、トップパネル１２０の手前側にグレーで示す範囲では、指先に掛かる動摩擦力は大きくなる。

このため、図５の（Ｂ）に示すようにトップパネル１２０に操作入力を行う利用者は、振動がオフになると、指先に掛かる動摩擦力の増大を感知し、指先の滑り難さ、あるいは、引っ掛かる感じを知覚することになる。そして、指先が滑りにくくなることにより、動摩擦力が高くなるときに、トップパネル１２０の表面に凸部が存在するように感じる。

以上より、図５の（Ａ）と（Ｂ）の場合は、利用者は指先で凹凸を感じ取ることができる。このように人間が凹凸の知覚することは、例えば、“触感デザインのための印刷物転写法とSticky-band Illusion”(第11回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会論文集 (SI2010,仙台)____174-177,2010-12)に記載されている。また、”Fishbone Tactile Illusion”(日本バーチャルリアリティ学会第10 回大会論文集(2005年9月))にも記載されている。

なお、ここでは、振動のオン／オフを切り替える場合の動摩擦力の変化について説明したが、これは、振動素子１４０の振幅（強度）を変化させた場合も同様である。

次に、図６を用いて、実施の形態１の電子機器１００の構成について説明する。

図６は、実施の形態１の電子機器１００の構成を示す図である。

電子機器１００は、振動素子１４０、アンプ１４１、タッチパネル１５０、ドライバＩＣ(Integrated Circuit)１５１、ディスプレイパネル１６０、ドライバＩＣ１６１、電流検出部１８０、制御部２００、正弦波発生器３１０、及び振幅変調器３２０を含む。

制御部２００は、アプリケーションプロセッサ２２０、通信プロセッサ２３０、駆動制御部２４０、及びメモリ２５０を有する。制御部２００は、例えば、ＩＣチップで実現される。

なお、ここでは、アプリケーションプロセッサ２２０、通信プロセッサ２３０、駆動制御部２４０、及びメモリ２５０が１つの制御部２００によって実現される形態について説明するが、駆動制御部２４０は、制御部２００の外部に別のＩＣチップ又はプロセッサとして設けられていてもよい。この場合には、メモリ２５０に格納されているデータのうち、駆動制御部２４０の駆動制御に必要なデータは、メモリ２５０とは別のメモリに格納しておけばよい。

図６では、筐体１１０、トップパネル１２０、両面テープ１３０、及び基板１７０（図２参照）は省略する。また、ここでは、アンプ１４１、ドライバＩＣ１５１、ドライバＩＣ１６１、電流検出部１８０、アプリケーションプロセッサ２２０、駆動制御部２４０、メモリ２５０、正弦波発生器３１０、及び振幅変調器３２０について説明する。

アンプ１４１は、電流検出部１８０と振動素子１４０との間に配設されており、振幅変調器３２０から出力される駆動信号を増幅して振動素子１４０を駆動する。

ドライバＩＣ１５１は、タッチパネル１５０に接続されており、タッチパネル１５０への操作入力があった位置を表す位置データと、操作入力によって指先等がタッチパネル１５０に触れている部分の面積を表す面積データとを検出し、位置データと面積データを制御部２００に出力する。この結果、位置データと面積データは、アプリケーションプロセッサ２２０と駆動制御部２４０に入力される。

なお、面積データは、操作入力が行われている部分の面積を特定できるデータであればよく、例えば、操作入力が行われている部分の座標で面積を表すデータ、又は、操作入力が行われている部分のＸ軸方向及びＹ軸方向の範囲を表すデータ等である。範囲は、例えば、楕円を表す数式等で特定されてもよい。

ドライバＩＣ１６１は、ディスプレイパネル１６０に接続されており、アプリケーションプロセッサ２２０から出力される描画データをディスプレイパネル１６０に入力し、描画データに基づく画像をディスプレイパネル１６０に表示させる。これにより、ディスプレイパネル１６０には、描画データに基づくＧＵＩ操作部又は画像等が表示される。

電流検出部１８０は、振幅変調器３２０とアンプ１４１との間に設けられており、振幅変調器３２０からアンプ１４１に出力される駆動信号の電流値を検出する。電流検出部１８０は、検出した電流値を表す電流データをアプリケーションプロセッサ２２０に出力する。

電流検出部１８０は、例えば、振幅変調器３２０とアンプ１４１を接続する配線に直列に挿入される抵抗器を用いて、抵抗器の両端間電圧を検出し、両端間電圧を抵抗器の抵抗値で除算して電流値を求めるセンサであればよい。

アプリケーションプロセッサ２２０は、主制御部２２０Ａを含む。主制御部２２０Ａは、電子機器１００の種々のアプリケーションを実行する処理を行う。

また、アプリケーションプロセッサ２２０は、トップパネル１２０の押圧を検出し、押圧による操作入力を受け付ける処理に関する構成要素として、位相補正部２２１、振幅比算出部２２２、押圧力算出部２２３、押圧判定部２２４、及び入力処理部２２５を含む。アプリケーションプロセッサ２２０は、これらの構成要素以外にも、種々のアプリケーションを実行する処理部を含むが、ここでは省略する。

位相補正部２２１は、振幅変調器３２０から出力される駆動信号の電圧波形を検出する。電子機器１００では、トップパネル１２０の押圧を検出する際に、駆動信号の電圧と電流の比を用いる。駆動信号の電圧と電流の比を求める際に、電圧と電流の位相を合わせるために位相補正部２２１を設けている。

このため、位相補正部２２１は、駆動信号の電圧を検出して電圧の位相を補正し、駆動信号の電流の位相に合わせる。振幅変調器３２０から位相補正部２２１に入力される駆動信号は、振幅変調器３２０から出力される駆動信号のうちのごく微小な電流量であり、振幅変調器３２０からアンプ１４１に入力される駆動信号に影響を与えることはない。

位相補正部２２１は、例えば、駆動信号の電圧をデジタル変換するＡ／Ｄ(Analog to Digital)コンバータと、デジタル変換した駆動信号の電圧の位相をシフトするバッファとを含み、駆動信号の電圧の位相を補正する。位相補正部２２１は、駆動信号の電圧波形の位相を補正し、位相が補正された駆動信号を出力する。

位相補正部２２１が駆動信号の電圧の位相を補正するのは、振動素子１４０が容量型の素子であることから、駆動信号の電圧と電流に位相差が生じる場合があるからである。

位相補正部２２１が補正する駆動信号の電圧の位相は、実験及び／又はシミュレーション等で予め求めておけばよい。なお、駆動信号の電圧と電流と位相差が生じない場合には、アプリケーションプロセッサ２２０は、位相補正部２２１を含まなくてもよい。また、ここでは、位相補正部２２１が駆動信号の電圧の位相を補正する形態について説明するが、位相補正部２２１を電流検出部１８０と振幅比算出部２２２との間に設けて、位相補正部２２１が駆動信号の電流の位相を補正して、駆動信号の電圧の位相に合わせるようにしてもよい。

振幅比算出部２２２は、電流検出部１８０から入力される電流データをデジタル変換するＡ／Ｄコンバータを含む。電流検出部１８０から入力される電流データは、アナログ値である。

振幅比算出部２２２は、デジタル変換された電流データが表す電流と、位相補正部２２１によって位相が補正された駆動信号の電圧との比を算出し、押圧力算出部２２３に出力する。

振幅比算出部２２２は、デジタル変換された電流データが表す電流の電流波形と、位相が補正された駆動信号の電圧の電圧波形との比を算出する。より具体的には、振幅比算出部２２２は、デジタル変換された電流データが表す電流の電流波形を、位相が補正された駆動信号の電圧の電圧波形で除算することにより、電流と電圧との比を算出する。なお、振幅比算出部２２２が算出する比は、第１の比の一例である。

押圧力算出部２２３は、振幅比算出部２２２によって算出される比を用いて、トップパネル１２０に掛かる押圧力を算出する。押圧力算出部２２３は、トップパネル１２０が押圧されていない状態における駆動信号の電流と電圧との比から、振幅比算出部２２２によって算出される比を減算し、減算して得る値に所定の係数を乗算することによって押圧力を算出する。押圧力算出部２２３は、押圧力算出部の一例である。

また、押圧力算出部２２３は、押圧力を算出する際に、押圧によって駆動信号の電流値が減少することによる影響を低減するために、後述する押圧変換係数を補正する。押圧力算出部２２３は、係数補正部の一例である。押圧力算出部２２３は、押圧変換係数を補正した上で、押圧力を算出する。この電流値の補正については、後述する。

押圧力算出部２２３によって算出される押圧力は、押圧度合の一例である。トップパネル１２０が押圧されていない状態における駆動信号の電流と電圧との比は、第２の比の一例である。なお、押圧力の具体的な算出方法と、所定の係数とについては、後述する。

押圧判定部２２４は、押圧力算出部２２３によって算出される押圧力が第１閾値以上になると、トップパネル１２０が押圧された（押圧が開始した）と判定し、押圧判定フラグをオンに設定する。

トップパネル１２０が押圧されたと押圧判定部２２４が判定することは、押圧による入力内容が確定したことを意味する。押圧判定フラグとは、押圧が行われているかどうかを表すフラグである。押圧判定フラグをオンに設定することは、押圧判定フラグの値が‘１’に設定されることである。

また、押圧判定部２２４は、押圧力算出部２２３によって算出される押圧力が第１閾値よりも低い第２閾値以下になると、押圧が終了したと判定する。この場合には、押圧判定部２２４は、押圧判定フラグをオフに設定する。押圧判定フラグをオフに設定することは、押圧判定フラグの値が‘０’に設定されることである。押圧判定部２２４は、押圧判定フラグを入力処理部２２５に出力する。

すなわち、押圧判定部２２４は、押圧力算出部２２３によって算出される押圧力に基づいて、トップパネル１２０が押圧されたかどうかを判定する。

なお、第１閾値と第２閾値を表すデータは、メモリ２５０に格納しておけばよい。

入力処理部２２５は、トップパネル１２０が押圧されたと押圧判定部２２４が判定すると、トップパネル１２０の押圧によって行われた入力内容を判定し、判定結果を表すデータを主制御部２２０Ａに出力する。この結果、主制御部２２０Ａは、押圧によって行われる入力内容に応じた処理を行う。

例えば、ＧＵＩ操作部が電話をかけるＧＵＩボタンであり、電話をかけるＧＵＩボタンが押圧された場合には、入力処理部２２５は、押圧による入力内容は、電話をかける操作であると判定し、電話をかける操作が行われたことを表す信号を主制御部２２０Ａに伝送する。この結果、主制御部２２０Ａは、電話をかける処理を行う。

通信プロセッサ２３０は、電子機器１００が３Ｇ(Generation)、４Ｇ(Generation)、LTE(Long Term Evolution)、WiFi等の通信を行うために必要な処理を実行する。

駆動制御部２４０は、振幅データを振幅変調器３２０に出力する。振幅データは、振動素子１４０の駆動に用いる駆動信号の強度を調整するための振幅値を表すデータであり、駆動信号の振幅（電圧）を表す。

振幅値は、位置データと振動が開始してからの経過時間に応じて設定される。なお、ここでは一例として、振幅値が位置データと振動が開始してからの経過時間とに応じて設定される形態について説明するが、利用者の指先の移動に応じて振幅値を変化させてもよい。

また、実施の形態１の電子機器１００は、利用者の指先がトップパネル１２０に触れているときと、利用者の指先がトップパネル１２０の表面に沿って移動しているときにトップパネル１２０を振動させる。

利用者の指先がトップパネル１２０の表面に沿って移動したときにトップパネル１２０を振動させると、指先に掛かる動摩擦力が変化する。

また、電子機器１００は、操作入力を行う指先の位置が、振動を発生させるべき所定の領域内にある場合に、振幅データを振幅変調器３２０に出力する。

操作入力を行う指先の位置が振動を発生させるべき所定の領域内にあるかどうかは、操作入力を行う指先の位置が、振動を発生させるべき所定の領域の内部にあるか否かに基づいて判定される。

ここで、ディスプレイパネル１６０に表示するＧＵＩ操作部、画像を表示する領域、又は、ページ全体を表す領域等のディスプレイパネル１６０上における位置は、当該領域を表す領域データによって特定される。領域データは、すべてのアプリケーションにおいて、ディスプレイパネル１６０に表示されるすべてのＧＵＩ操作部、画像を表示する領域、又は、ページ全体を表す領域について存在する。

このため、操作入力を行う指先の位置が、振動を発生させるべき所定の領域内にあるかどうかを判定する際には、電子機器１００が起動しているアプリケーションの種類が関係することになる。アプリケーションの種類により、ディスプレイパネル１６０の表示が異なるからである。

また、アプリケーションの種類により、トップパネル１２０の表面に触れた指先を移動させる操作入力の種類が異なるからである。トップパネル１２０の表面に触れた指先を移動させる操作入力の種類としては、例えば、ＧＵＩ操作部を操作する際には、所謂フリック操作がある。フリック操作は、指先をトップパネル１２０の表面に沿って、はじく（スナップする）ように比較的短い距離移動させる操作である。

また、ページを捲る場合には、例えば、スワイプ操作を行う。スワイプ操作は、指先をトップパネル１２０の表面に沿って掃くように比較的長い距離移動させる操作である。スワイプ操作は、ページを捲る場合の他に、例えば、写真を捲る場合に行われる。また、ＧＵＩ操作部によるスライダー（図１のスライダー１０２Ｂ参照）をスライドさせる場合には、スライダーをドラッグするドラッグ操作が行われる。

ここで一例として挙げるフリック操作、スワイプ操作、及びドラッグ操作のように、トップパネル１２０の表面に触れた指先を移動させる操作入力は、アプリケーションによる表示の種類によって使い分けられる。このため、操作入力を行う指先の位置が、振動を発生させるべき所定の領域内にあるかどうかを判定する際には、電子機器１００が起動しているアプリケーションの種類が関係することになる。

駆動制御部２４０は、領域データを用いて、ドライバＩＣ１５１から入力される位置データが表す位置が、振動を発生させるべき所定の領域の内部にあるか否かを判定する。

アプリケーションの種類を表すデータと、操作入力が行われるＧＵＩ操作部等を表す領域データと、振動パターンを表すパターンデータとを関連付けたデータは、メモリ２５０に格納されている。

駆動制御部２４０は、操作入力を行う指先の位置が、振動を発生させるべき所定の領域内にある場合に、位置データに対応する振幅値を表す振幅データをメモリ２５０から読み出して、振幅変調器３２０に出力する。

メモリ２５０は、振幅値を表す振幅データと、振動を生じさせる領域を表す領域データとの関係を表すデータを格納する。また、メモリ２５０は、アプリケーションの種類を表すデータと、操作入力が行われるＧＵＩ操作部等を表す領域データと、振動パターンを表すパターンデータとを関連付けたデータを格納する。

また、メモリ２５０は、アプリケーションプロセッサ２２０がアプリケーションの実行に必要とするデータ及びプログラム、及び、通信プロセッサ２３０が通信処理に必要とするデータ及びプログラム等を格納する。また、メモリ２５０は、後述する分布データと変換係数データを格納する。メモリ２５０は、第１格納部及び第２格納部の一例である。

正弦波発生器３１０は、トップパネル１２０を固有振動数で振動させるための駆動信号を生成するのに必要な正弦波を発生させる。例えば、トップパネル１２０を３８．６［ｋＨｚ］の固有振動数ｆで振動させる場合は、正弦波の周波数は、３８．６［ｋＨｚ］となる。

正弦波発生器３１０が発生する正弦波信号は、超音波帯の固有振動を発生させる駆動信号の元になる交流の基準信号であり、一定の周波数と一定の位相を有する。正弦波発生器３１０は、超音波帯の正弦波信号を振幅変調器３２０に入力する。

なお、ここでは、正弦波信号を発生する正弦波発生器３１０を用いる形態について説明するが、正弦波信号ではなくてもよい。例えば、クロックの立ち上がりと立ち下がりの波形を鈍らせたような波形の信号を用いてもよい。このため、超音波帯の交流信号を発生する信号発生器を正弦波発生器３１０の代わりに用いてもよい。

振幅変調器３２０は、駆動制御部２４０から入力される振幅データを用いて、正弦波発生器３１０から入力される正弦波信号の振幅を変調して駆動信号を生成する。振幅変調器３２０は、正弦波発生器３１０から入力される超音波帯の正弦波信号の振幅のみを変調し、周波数及び位相は変調せずに、駆動信号を生成する。

このため、振幅変調器３２０が出力する駆動信号は、正弦波発生器３１０から入力される超音波帯の正弦波信号の振幅のみを変調した超音波帯の正弦波信号である。なお、振幅データがゼロの場合は、駆動信号の振幅はゼロになる。これは、振幅変調器３２０が駆動信号を出力しないことと等しい。

図７は、電流検出部１８０を示す図である。

電流検出部１８０は、抵抗器１８１と、電流検出ＩＣ(Integrated Circuit)１８２とを有する。抵抗器１８１は、振幅変調器３２０とアンプ１４１を接続する配線に直列に挿入されている。電流検出ＩＣ１８２は、差動アンプと(Analog to Digital Converter)とを有し、抵抗器１８１の両端間電圧を検出し、両端間電圧を抵抗器１８１の抵抗値で除算して電流値を求める。求めた電流値を表すデータは、アプリケーションプロセッサ２２０に伝送される。

図８は、押圧の有無と駆動信号の電圧及び電流との関係を示す図である。

図８の（Ａ１）と（Ｂ１）に断面で示す電子機器１００には、駆動信号の電流を検出する電流検出部１８０と、駆動制御部２４０、正弦波発生器３１０、及び振幅変調器３２０を纏めた交流源とを示す。図８の（Ａ１）は押圧無しの場合であり、利用者の指先はトップパネル１２０から離れている。図８の（Ｂ１）は押圧有りの場合であり、利用者の指先はトップパネル１２０をＺ軸負方向に押圧している。なお、断面で示す電子機器１００のトップパネル１２０に示す波形は、超音波帯の固有振動を模式的に示している。

押圧無しの場合には、図８の（Ａ１）に示すように、電子機器１００のトップパネル１２０には、設計値通りの振幅の超音波帯の固有振動が発生する。このときの駆動信号の電圧Ｖｐ１と電流Ｉｐ１は、図８の（Ａ２）と（Ａ３）に示す通りである。

これに対して、押圧有りの場合には、図８の（Ｂ１）に示すように、電子機器１００のトップパネル１２０に生じる超音波帯の固有振動の振幅は、押圧無しの場合よりも小さくなる。利用者の指によって押圧されているからである。

このときの駆動信号の電圧Ｖｐ２は、図８の（Ｂ２）に示すように、押圧無しの場合の電圧Ｖｐ１と等しいが、駆動信号の電流Ｉｐ２は、図８の（Ｂ３）に示すように、押圧無しの場合の電流Ｉｐ１よりも減少し、振幅が小さくなる。

振動素子１４０に流れる電流は、振動素子１４０の振動の振幅に略比例しており、トップパネル１２０が押圧されて超音波帯の固有振動の振幅が小さくなることは、振動素子１４０の振動の振幅が小さくなることを意味するからである。

図９は、押圧力と、駆動信号の電流及び電圧の比との関係を示す図である。図９において、横軸は駆動信号の周波数（Ｈｚ）であり、縦軸は、駆動信号の電流Ｉｐ及び電圧Ｖｐの比Ｉｐ／Ｖｐである。図９に示す特性は、実験で得られたものである。

押圧力が０ｇ（ゼログラム）である場合には、比Ｉｐ／Ｖｐは、共振周波数である３８．６ｋＨｚ（ｆ１）で最大値（約０．１５）になる。押圧力が１００ｇである場合には、比Ｉｐ／Ｖｐは、３８．６ｋＨｚで約０．０９に低下し、押圧力が２００ｇである場合には、比Ｉｐ／Ｖｐは、３８．６ｋＨｚで約０．０８５に低下する。押圧によって電流値が減るためである。

なお、押圧によってトップパネル１２０の振動モードに多少の変化が生じるため、押圧力が１００ｇと２００ｇの場合には、比Ｉｐ／Ｖｐの最大値が得られる共振周波数が少し高周波数側にシフトする。

図１０は、図９に示す実験結果を押圧力と比Ｉｐ／Ｖｐとの関係で纏めた図である。図１０に示す比Ｉｐ／Ｖｐは、トップパネル１２０の設計上の共振周波数である３８．６ｋＨｚ（ｆ１）における値である。

図１０に示すように、押圧力の増大に伴い、比Ｉｐ／Ｖｐが低下していることが分かる。

図１１は、電子機器１００の操作の様子を示す図である。図１２は、図１１のように操作された場合における、押圧力、駆動信号の振幅、及び比Ｉｐ／Ｖｐを示す図である。なお、図１１には、電子機器１００のトップパネル１２０、タッチパネル１５０、及びディスプレイパネル１６０をトップパネル１２０側から見た状態を示す。ここでは、一例として、振幅がＡ１で一定の駆動信号を用いて振動素子１４０を振動する場合について説明する。

図１１に示すように、ディスプレイパネル１６０にＧＵＩ操作部としてのアイコン１９１Ａが表示されている状態において、利用者がトップパネル１２０の位置Ｐ１からスワイプ操作を開始し、位置Ｐ２でアイコン１９１Ａの左端に到達し、アイコン１９１Ａの中央（位置Ｐ３）でアイコン１９１Ａを押圧し、押圧した後に位置Ｐ３で指先をトップパネル１２０から離したとする。また、振動素子１４０（図６参照）は、アイコン１９１Ａの表示領域内で操作入力が行われた場合に駆動されることとする。

このような場合には、図１２に示すように押圧が検出される。時刻ｔ１１において、利用者がトップパネル１２０の位置Ｐ１に触れると、位置Ｐ１はアイコン１９１Ａの表示領域の外であるため、振動素子１４０は駆動されず、駆動信号の振幅はゼロである。

時刻ｔ１２において、スワイプ操作を行っている利用者の指先がトップパネル１２０の位置Ｐ２に到達すると、位置Ｐ２はアイコン１９１Ａの表示領域内であるため、振動素子１４０が駆動され、駆動信号の振幅はＡ１になる。

スワイプ操作を行っているときは、指先はトップパネル１２０の表面に軽く触れているため、押圧力はＰ１である。Ｐ１はごく小さい押圧力である。また、振動素子１４０が駆動されることによって振動素子１４０には電圧と電流が供給されるため、時刻ｔ１２で比Ｉｐ／ＶｐはＲ１となる。

時刻ｔ１３において、スワイプ操作を行っている利用者の指先がトップパネル１２０の位置Ｐ３に到達し、利用者が指先を移動させずに押圧を開始する。

操作入力の位置（指先の位置）が停止していても、アイコン１９１Ａの表示領域内にあるため、駆動信号の振幅はＡ１に保持される。

また、押圧力が増大するため、振動素子１４０に供給される電流が減少するため、時刻ｔ１３で比Ｉｐ／ＶｐはＲ１から低下し始める。

時刻ｔ１４において、押圧力が第１閾値に到達する。第１閾値は、押圧判定部２２４が押圧の開始を判定する場合に用いる閾値である。時刻ｔ１４では、操作入力の位置（指先の位置）が停止していても、アイコン１９１Ａの表示領域内にあるため、駆動信号の振幅はＡ１に保持される。

また、時刻ｔ１４では、比Ｉｐ／Ｖｐは第３閾値に到達する。第３閾値は、第１閾値に対応する比Ｉｐ／Ｖｐを表す。

時刻ｔ１４の直後に押圧力は最大値を取り、利用者は押圧力を徐々に減らし始める。

そして、時刻ｔ１５において、押圧力が第２閾値まで低下する。第２閾値は、押圧判定部２２４が押圧の終了を判定する場合に用いる閾値である。時刻ｔ１５では、操作入力の位置（指先の位置）が停止していても、アイコン１９１Ａの表示領域内にあるため、駆動信号の振幅はＡ１に保持される。

また、時刻ｔ１５では、比Ｉｐ／Ｖｐは第４閾値に到達する。第４閾値は、第２閾値に対応する比Ｉｐ／Ｖｐを表す。押圧力と比Ｉｐ／Ｖｐは反比例の関係にあるため、第４閾値は、第３閾値よりも高い値を有する。

時刻ｔ１６において、利用者の指先が位置Ｐ３においてトップパネル１２０から離れると、押圧力はゼロになる。また、指先がトップパネル１２０から離れることによって振動素子１４０が停止され、駆動信号の振幅はゼロになる。

以上の動作は一例に過ぎないが、このようにして電子機器１００は、押圧を検出する。なお、ここでは、アイコン１９１Ａを操作する場合の電子機器１００の動作について説明したが、アイコン１９１Ｂ〜１９１Ｇを操作する場合も電子機器１００は同様に動作を行う。

次に、図１３乃至図１５を用いて、メモリ２５０にデータについて説明する。

図１３乃至図１５は、メモリ２５０に格納されるデータを示す図である。

図１３に示すデータは、アプリケーションの種類を表すデータと、操作入力が行われるＧＵＩ操作部等が表示される領域の座標値を表す領域データ（Ｘ座標の範囲、Ｙ座標の範囲）と、振動パターンを表すパターンデータとを関連付けたデータである。

換言すれば、図１３に示すデータは、振動素子１４０を振動させる領域（以下、対象領域と称す）の種類と、領域データ（Ｘ座標の範囲、Ｙ座標の範囲）と、振動パターンを表すパターンデータとを関連付けたデータである。

図１３では、アプリケーションの種類を表すデータとして、アプリケーションＩＤ(Identification)を示す。また、対象領域の種類として、対象領域１〜対象領域７を示す。また、対象領域の領域データとして、操作入力が行われるＧＵＩ操作部等が表示される領域のＸ座標の範囲とＹ座標の範囲を示す。また、振動パターンを表すパターンデータとして、Ｐ１〜Ｐ４を示す。

図１４に示すデータは、振動を開始してからの経過時間（ｍｓ（ミリ秒））と、振幅データとを含む。図１２には、振幅がＡ１で一定の駆動信号を用いて振動素子１４０を振動する場合について説明したが、図１４には、振動を開始してからの経過時間に応じて振幅が変化する振幅データを示す。

ここでは、一例として、経過時間は１０ｍｓ毎に０ｍｓから１２０ｍｓまでを示す。振幅データは、駆動信号の振幅（電圧）を表し、振動パターンＰ１〜Ｐ４のそれぞれについてデータが用意されている。

図１４に示す振幅データを駆動制御部２４０がメモリ２５０から読み出して振幅変調器３２０に出力することにより、時間の経過とともに、正弦波発生器３１０から出力される超音波帯の正弦波信号の振幅が振幅変調器３２０によって変調される。

図１５は、押圧力算出部２２３が比Ｉｐ／Ｖｐを用いて押圧力を算出する場合に用いるテーブル形式のデータの一例を示す。押圧力が０ｇ（ゼログラム）である場合の比Ｉｐ０／Ｖｐ０から、押圧力が掛かったときの比Ｉｐ／Ｖｐを減算した比の差分（Ｉｐ０／Ｖｐ０−Ｉｐ／Ｖｐ）と、押圧変換係数ＰＦとを関連付けたデータ（変換係数データ）である。

押圧力算出部２２３は、後述する補正係数Ａｍを用いて押圧変換係数ＰＦを補正し、補正した押圧変換係数ＰＦを用いて押圧力を算出するが、ここでは、まず、補正係数Ａｍを用いない場合における、押圧力の求め方について説明する。

押圧力が０ｇ（ゼログラム）である場合の比Ｉｐ０／Ｖｐ０から、押圧力が掛かったときの比Ｉｐ／Ｖｐを減算した比の差分（Ｉｐ０／Ｖｐ０−Ｉｐ／Ｖｐ）を用いるのは、次のような理由による。すなわち、押圧力が０ｇのときの比Ｉｐ０／Ｖｐ０を基準にして、押圧力が掛かることによって比Ｉｐ／Ｖｐが変化した差分を求めれば、トップパネル１２０に掛かる押圧力に対応する比Ｉｐ／Ｖｐの変化分を求めることができるからである。

押圧変換係数ＰＦを用いると、押圧力Ｆｍは次式（３）で求めることができる。
Ｆｍ＝ＰＦ×（Ｉｐ０／Ｖｐ０−Ｉｐ／Ｖｐ） （３）
すなわち、押圧変換係数ＰＦは、比の差分（Ｉｐ０／Ｖｐ０−Ｉｐ／Ｖｐ）から押圧力Ｆｍを求めるための係数である。

図１５に示す押圧変換係数ＰＦは、押圧力に対してトップパネル１２０が線形的に変形する場合の値である。このため、比の差分（Ｉｐ０／Ｖｐ０−Ｉｐ／Ｖｐ）が増大しても、押圧変換係数ＰＦは一定値（２５）に設定されている。押圧変換係数ＰＦの値は、トップパネル１２０の寸法及び／又はヤング率等の値に応じて、最適な値に設定すればよい。

なお、押圧力が０ｇ（ゼログラム）である場合の比Ｉｐ０／Ｖｐ０を表すデータもメモリ２５０に格納しておけばよい。

ところで、図８を用いて説明したように、トップパネル１２０が押圧されている場合の駆動信号の電流Ｉｐは、トップパネル１２０が押圧されていない場合の駆動信号の電流Ｉｐよりも減少する。トップパネル１２０に生じる超音波帯の固有振動の振幅が小さくなるからである。

図１６は、トップパネル１２０への操作入力の有無による比Ｉｐ／Ｖｐの変化を説明する図である。

図１６の上側に示すように、トップパネル１２０に定在波が生じているときに、利用者が指先でトップパネル１２０に触れる場合について考える。トップパネル１２０が押圧されている場合に、駆動信号の電流Ｉｐが減少する割合は、定在波の腹と節とで異なる。節は振幅がゼロであるため、押圧されても振幅が変動しないが、腹は押圧されると、押圧されていない場合に比べて振幅が小さくなるため、電流Ｉｐが減少するからである。

図１６の下側に示すように、横軸にＹ軸、縦軸に比Ｉｐ／Ｖｐをとる。押圧無しのときの比Ｉｐ／Ｖｐが破線で示す値で略一定値であるとする。これに対して、押圧があるとき（押圧時）の比Ｉｐ／Ｖｐは、節で大きな値を取り、腹で小さな値を取ることになる。

このように、トップパネル１２０が押圧されている場合に、駆動信号の電流Ｉｐが減少する割合が定在波の腹と節とで異なる。このため、上述した押圧変換係数ＰＦを差分（Ｉｐ０／Ｖｐ０−Ｉｐ／Ｖｐ）に乗じて押圧力Ｆｍを求めても、トップパネル１２０が押圧されている部分に定在波の腹が存在すると、押圧力Ｆｍを正しく求められないおそれがある。

このため、トップパネル１２０が押圧されている場合における駆動信号の電流Ｉｐの減少分が定在波の腹と節とで異なり、かつ、定在波の腹と節での電流Ｉｐの減少分による影響が押圧判定に影響する場合には、押圧変換係数ＰＦを補正することが望ましい。

実施の形態１では、定在波の腹と節での電流Ｉｐの減少分による影響が押圧判定に影響する場合に、押圧変換係数ＰＦを補正する。

図１７は、トップパネル１２０に生じる定在波の振幅の分布を表すテーブル形式の分布データを示す図である。

分布データは、振動素子１４０を駆動した場合に、トップパネル１２０の表面１２０Ａに生じる超音波帯の固有振動（定在波）の振幅の分布を示す。振幅は、定在波の腹の振幅を１．００として規格化した値（単位なし）で示す。すなわち、ここでは、定在波の腹の振幅を基準振幅として、規格化した値で振幅を表している。

また、振幅は、Ｘ軸及びＹ軸の原点を図２におけるトップパネル１２０の左上の頂点に置き、図２に示すＸ軸方向及びＹ軸方向に、トップパネル１２０を１ｍｍ間隔で区画化した枡目毎に示す。

図１７には、分布データのうちの一部（Ｙ軸方向が０ｍｍから１４ｍｍ、Ｘ軸方向が０ｍｍから１９ｍｍの範囲）を示すが、トップパネル１２０のサイズは、長辺の長さ（Ｙ軸方向の長さ）が１４０ｍｍ、短辺の長さ（Ｘ軸方向の長さ）が８０ｍｍである。

このため、分布データは、実際には、Ｙ軸方向が０ｍｍから１４０ｍｍ、Ｘ軸方向が０ｍｍから８０ｍｍの範囲でトップパネル１２０を１ｍｍ間隔で区画化した枡目毎の振幅を示すデータである。

実施の形態１における補正処理では、図１７に示す分布データにおいて、一例として、トップパネル１２０の中央にある２５個の枡目の振幅の合計値Ａ０を補正処理における基準値として用いる。以下、合計値Ａ０を基準合計値と称す。基準合計値Ａ０は、第１合計値の一例である。

そして、トップパネル１２０が押圧された場合に、操作入力の位置を表す位置データと面積を表す面積データを用いて、分布データにおいて、操作入力の面積データに含まれる枡目が有する振幅の合計値Ａ１を算出する。

図１８は、図１７に示すテーブル形式のデータにおいて、合計値Ａａを求める手法を説明する図である。合計値Ａａは、第２合計値の一例である。

ここでは、一例として、操作入力の位置を表す位置データによって、操作入力の座標がＹ軸方向における位置が８ｍｍで、Ｘ軸方向における位置が８ｍｍの点であるとする。また、操作入力の面積を表す面積データによって、Ｙ軸方向における位置が８ｍｍで、Ｘ軸方向における位置が８ｍｍの点を中心として、Ｙ軸方向に５個、Ｘ軸方向に５個の２５個の枡目が特定されたとする。このような２５個の枡目は、図１８に破線で囲んで示す通りである。

図１８に破線で示す２５個の枡目の振幅の合計値Ａａは、１５．０になる。

ここで、合計値Ａａは、面積データが表す面積が大きければ枡目の数が多くなるため、値が大きくなる傾向がある。また、合計値Ａａは、腹に相当する枡目を多く含むほど値が大きくなり、節に相当する枡目を多く含むほど値が小さくなる傾向がある。

また、トップパネル１２０の中央にある２５個の枡目の振幅の合計で得られる基準合計値Ａ０は、図１８に示すＹ軸方向の位置が８ｍｍでＸ軸方向の位置が８ｍｍの点を中心とする２５個の枡目と同様に、Ｙ軸方向の位置が７０ｍｍでＸ軸方向の位置が４０ｍｍの点を中心とする２５個の枡目の振幅の合計値として求められる。ここでは、一例として、基準合計値Ａ０が２０．５９であることとする。このような基準合計値Ａ０は、予め求めておき、メモリ２５０に格納しておけばよい。

実施の形態１では、基準合計値Ａ０に対する合計値Ａａの比Ａｍ（＝Ａａ／Ａ０）で押圧変換係数ＰＦを除算することによって、トップパネル１２０が押圧された場合に、腹の部分の振幅が小さくなって電流Ｉｐが減少することによる影響を軽減する。

このように、腹の部分の振幅が小さくなって電流Ｉｐが減少することによる影響を軽減することにより、押圧されたかどうかを、より高精度に判定できるようにする。なお、比Ａｍを補正係数Ａｍと称す。

押圧力算出部２２３は、具体的には、補正係数Ａｍを用いて駆動信号の押圧変換係数ＰＦを補正して、次式（４）によって押圧力Ｆｍ１を求める。
Ｆｍ１＝（ＰＦ／Ａｍ）×（Ｉｐ０／Ｖｐ０−Ｉｐ／Ｖｐ） （４）
このように、押圧変換係数ＰＦを補正係数Ａｍで除算するのは、差分（Ｉｐ０／Ｖｐ０−Ｉｐ／Ｖｐ）を押圧力Ｆｍ１に変換するときに、利用者が操作入力によってトップパネル１２０を押圧する力と、トップパネル１２０が押圧されているときの駆動信号の電流と電圧の比Ｉｐ／Ｖｐとの関係が、操作入力の位置によって変動するからである。

このため、実施の形態１では、式（４）のように、補正係数Ａｍを用いて補正した押圧力Ｆｍ１を算出し、押圧力Ｆｍ１に基づいて、押圧が行われたかどうかを判定する。

図１９は、アプリケーションプロセッサ２２０が実行する処理を示すフローチャートである。

アプリケーションプロセッサ２２０は、位置データを検出すると、処理を開始する（スタート）。すなわち、ドライバＩＣ１５１から主制御部２２０Ａに位置データが入力されると処理が開始される。

アプリケーションプロセッサ２２０は、位置データが表す座標が対象領域内にあるかどうかを判定する（ステップＳ１）。より具体的には、主制御部２２０Ａは、位置データが表す座標が、図１３に示す対象領域の領域データに含まれるかどうかを判定する。

アプリケーションプロセッサ２２０は、振動素子１４０が対象領域内にある（Ｓ１：ＹＥＳ）と判定すると、対象領域に関連付けられた振動パターンに対応する振幅データを図１４に示すデータから読み出して、駆動制御部２４０から出力させる（ステップＳ２）。ステップＳ２の処理は、主制御部２２０Ａが実行すればよい。

アプリケーションプロセッサ２２０は、駆動信号の電流値と電圧値を取得する（ステップＳ３）。ここで、電流値と電圧値は、例えば、駆動信号の１周期の期間にわたって取得すればよい。駆動信号の周波数は、正弦波信号の周波数と等しいため、正弦波信号の１周期の期間にわたって電流値と電圧値を取得すればよい。

ステップＳ３では、電流値を表す電流波形データと、電圧値を表す電圧波形データとが取得される。電流波形データと電圧波形データは、正弦波の式で表される。ステップＳ３の処理のうち、電流値の取得は、振幅比算出部２２２が実行すればよく、電圧値の取得は、位相補正部２２１が実行すればよい。

なお、電流値と電圧値を取得する期間は、駆動信号の１周期の期間に限らず、駆動信号の１周期の期間よりも長くても短くてもよい。

アプリケーションプロセッサ２２０は、ステップＳ３で取得した電圧波形データの位相を補正する（ステップＳ４）。ステップＳ４の処理は、位相補正部２２１が実行すればよい。ステップＳ４の処理により、電流波形データの位相と、電圧波形データの位相とが合わせられる。位相が補正された電圧波形データは、振幅比算出部２２２に入力される。

アプリケーションプロセッサ２２０は、電流波形データを電圧波形データで除算することにより、比Ｉｐ／Ｖｐを算出する（ステップＳ５）。ステップＳ５の処理は、振幅比算出部２２２が電流波形データを表す式を電圧波形データを表す式で除算することによって実行すればよい。

アプリケーションプロセッサ２２０は、補正係数Ａｍを算出する（ステップＳ６）。ステップＳ６の処理は、押圧力算出部２２３がメモリ２５０から基準合計値Ａ０を読み出すとともに、合計値Ａａを算出し、基準合計値Ａ０に対する合計値Ａａの比（Ａｍ＝Ａａ／Ａ０）を求めることによって行えばよい。

アプリケーションプロセッサ２２０は、ステップＳ６で求めた補正係数Ａｍで押圧変換係数ＰＦを補正する（ステップＳ７）。ステップＳ６の処理は、押圧力算出部２２３が押圧変換係数ＰＦを補正係数Ａｍで除算することによって行われる。

アプリケーションプロセッサ２２０は、ステップＳ５で算出した比Ｉｐ／Ｖｐと、押圧力が０ｇ（ゼログラム）である場合の比Ｉｐ０／Ｖｐ０とを用いて、比Ｉｐ０／Ｖｐ０から比Ｉｐ／Ｖｐを減算した比の差分（Ｉｐ０／Ｖｐ０−Ｉｐ／Ｖｐ）を求め、さらにステップＳ７で求めた補正後の押圧変換係数ＰＦを用いて押圧力Ｆｍ１を算出する（ステップＳ８）。

ステップＳ８の処理は、押圧力算出部２２３が押圧変換係数ＰＦを含むデータ（図１５参照）を用いて、式（４）に従って算出することによって実行すればよい。

アプリケーションプロセッサ２２０は、ステップＳ８で算出した押圧力Ｆｍ１が第１閾値（図１２参照）以上であるかどうかを判定する（ステップＳ９）。ステップＳ９の処理は、押圧判定部２２４がメモリ２５０に格納されている第１閾値を読み出して押圧力Ｆｍ１と比較することによって実行すればよい。

アプリケーションプロセッサ２２０は、押圧力Ｆｍ１が第１閾値（図１２参照）以上である（Ｓ９：ＹＥＳ）と判定すると、押圧判定フラグをオンに設定する（ステップＳ１０）。ステップＳ１０の処理は、押圧判定部２２４が実行すればよい。

アプリケーションプロセッサ２２０は、主制御部２２０Ａに押圧判定フラグをオンに設定したことを通知する（ステップＳ１１）。ステップＳ１１の処理は、押圧判定部２２４が実行すればよい。主制御部２２０Ａに押圧判定フラグをオンに設定したことを通知することは、押圧判定部２２４が押圧判定フラグをオフに設定したことを上位アプリケーションに通知することと同義である。

アプリケーションプロセッサ２２０は、操作入力が行われているかどうかを判定する（ステップＳ１２）。操作入力が行われていなければ、押圧検出を行う必要がなくなるからである。ステップＳ１２の処理は、主制御部２２０Ａが、位置データの有無を判定することによって実行すればよい。

アプリケーションプロセッサ２２０は、操作入力が行われている（Ｓ１２：ＹＥＳ）と判定すると、フローをステップＳ１にリターンする。引き続き押圧検出を行うためである。

一方、アプリケーションプロセッサ２２０は、操作入力が行われていない（Ｓ１２：ＮＯ）と判定すると、一連の処理を終了する（エンド）。操作入力が行われていなければ、押圧検出を行う必要がなくなるからである。

アプリケーションプロセッサ２２０は、ステップＳ９で押圧力Ｆｍ１が第１閾値（図１２参照）以上ではない（Ｓ９：ＮＯ）と判定すると、押圧判定フラグがオンに設定されているかどうかを判定する（ステップＳ１３）。ステップＳ１３の処理は、押圧判定部２２４が実行すればよい。

アプリケーションプロセッサ２２０は、押圧判定フラグがオンに設定されている（Ｓ１３：ＹＥＳ）と判定すると、押圧力が第２閾値（図１２参照）以下であるかどうかを判定する（ステップＳ１４）。押圧が終了しているかどうかを判定するためである。ステップＳ１４の処理は、押圧判定部２２４が実行すればよい。

アプリケーションプロセッサ２２０は、押圧力が第２閾値以下である（Ｓ１４：ＹＥＳ）と判定すると、押圧は終了したと判定し、押圧判定フラグをオフに設定する（ステップＳ１５）。押圧は終了しているからである。

アプリケーションプロセッサ２２０は、主制御部２２０Ａに押圧判定フラグをオフに設定したことを通知する（ステップＳ１６）。ステップＳ１６の処理は、押圧判定部２２４が実行すればよい。主制御部２２０Ａに押圧判定フラグをオフに設定したことを通知することは、押圧判定部２２４が押圧判定フラグをオフに設定したことを上位アプリケーションに通知することと同義である。

なお、アプリケーションプロセッサ２２０は、ステップＳ１６の処理を終えると、フローをステップＳ１２に進行させる。

アプリケーションプロセッサ２２０は、押圧判定フラグがオンに設定されていない（Ｓ１３：ＮＯ）と判定すると、フローをステップＳ１２に進行させる。押圧が行われていないため、操作入力の有無を確認するためである。

アプリケーションプロセッサ２２０は、ステップＳ１４で押圧力が第２閾値以下ではない（Ｓ１４：ＮＯ）と判定すると、フローをステップＳ１２に進行させる。操作入力の有無を確認するためである。

アプリケーションプロセッサ２２０は、位置データが表す座標が対象領域内にない（Ｓ１：ＮＯ）と判定すると、振動素子１４０をオフにする（ステップＳ１７）。操作入力の位置が対象領域内にない場合は、振動素子１４０を振動しないためである。

アプリケーションプロセッサ２２０は、押圧判定フラグがオンであるかどうかを判定する（ステップＳ１８）。位置データが表す座標が対象領域内にないときに、押圧判定フラグがオンである場合には、押圧判定フラグをオフに設定する必要があるからである。

アプリケーションプロセッサ２２０は、押圧判定フラグがオンである（Ｓ１８：ＹＥＳ）と判定すると、押圧判定フラグをオフにする（ステップＳ１９）。操作入力の位置が対象領域内になければ、押圧による入力を行うことができる位置ではないため、押圧判定フラグをオフにすることとしたものである。

アプリケーションプロセッサ２２０は、主制御部２２０Ａに押圧判定フラグをオフに設定したことを通知する（ステップＳ２０）。ステップＳ２０の処理は、押圧判定部２２４が実行すればよい。主制御部２２０Ａに押圧判定フラグをオフに設定したことを通知することは、押圧判定部２２４が押圧判定フラグをオフに設定したことを上位アプリケーションに通知することと同義である。

アプリケーションプロセッサ２２０は、押圧判定フラグがオンではない（Ｓ１８：ＮＯ）と判定すると、フローをステップＳ１２に進行させる。押圧は行われていないため、操作入力の有無を確認するためである。

以上により、一連の処理が終了する。

実施の形態１の電子機器１００によれば、振動素子１４０を駆動している場合に、利用者がトップパネル１２０を押圧しているのかどうかを検出するができる。このような押圧検出を可能にしているのは、振動素子１４０に供給される電流Ｉｐと、電圧Ｖｐの比Ｉｐ／Ｖｐを監視し、押圧による電流Ｉｐの変化を検出しているからである。

振動素子１４０が駆動されているときに利用者がトップパネル１２０を押圧すると、駆動信号の振幅（電圧）が一定であっても、振動素子１４０に供給される電流量が低下する。また、このような状態で駆動信号の振幅（電圧）を増大又は減少させると、振動素子１４０に供給される電流量も増大又は減少するが、トップパネル１２０が押圧されていない場合に比べると、振動素子１４０に供給される電流量は減少している。

実施の形態１では、このような押圧に伴う電流量の変化を検出するために、電圧Ｖｐの比Ｉｐ／Ｖｐを監視し、押圧による電流Ｉｐの変化を検出する。

また、実施の形態１では、さらに、基準合計値Ａ０に対する合計値Ａａの比Ａｍ（＝Ａａ／Ａ０）で押圧変換係数ＰＦを除算することによって、トップパネル１２０が押圧された場合に、腹の部分の振幅が小さくなって電流Ｉｐが減少することによる影響を軽減する。

このように、腹の部分の振幅が小さくなって電流Ｉｐが減少することによる影響を軽減することにより、押圧されたかどうかを、より高精度に判定できるようにする。

従って、実施の形態１によれば、使い勝手の良好な電子機器１００、及び、押圧検出プログラムを提供することができる。

また、以上では、比の差分（Ｉｐ０／Ｖｐ０−Ｉｐ／Ｖｐ）に基づいて算出する押圧力を第１閾値又は第２閾値と比較することによって押圧判定を行う形態について説明したが、電流Ｉｐと電圧Ｖｐの比Ｉｐ／Ｖｐを所定の閾値と比較することによって押圧が行われているかどうかを判定してもよい。この場合には、押圧力を求めることはできないが、押圧が行われているかどうかを判定することはできる。

なお、以上では、定在波の腹の振幅を基準振幅として、規格化した値で振幅を表した分布データ（図１７参照）を用いる形態について説明したが、基準振幅は、腹以外の点における振幅であってもよい。

また、以上では、位置データと面積データを用いて、位置データによって特定される座標の周りの面積データによって特定される範囲に含まれる枡目の振幅の合計値Ａａを求める形態について説明した。

しかしながら、合計値Ａａの代わりに、操作入力の座標によって表される１点の振幅を用いて、補正係数Ａｍを求めてもよい。この場合には、基準合計値Ａ０の代わりに、基準となる振幅（例えば、定在波の腹の振幅）を用いればよい。

また、以上では、トップパネル１２０を１ｍｍ間隔で区画化した枡目毎に、超音波帯の定在波の振幅を割り当てた分布データを用いる形態について説明したが、分布データは、トップパネル１２０の表面１２０Ａに発生する超音波帯の定在波の振幅の分布を表すデータであれば、１ｍｍ間隔で区画化した枡目毎に振幅を割り当てたデータ以外の構造のデータであってもよい。

図２０は、実施の形態１の第１変形例を説明する図である。

実施の形態１の第１変形例では、補正係数Ａｍを求める際に、重み付けを行う。より具体的には、補正係数Ａｍを求める際に、重み付けを行って合計値Ａａを求める。

図２０には、横軸にＸ軸、Ｙ軸を示す。縦軸は、重み係数を示す。操作入力が行われる座標（操作入力の中心座標）に近いほど重み係数を大きくし、中心座標から離れるほど重み係数を小さくする。このような重み係数を用いて、合計値Ａａを求める。

図２１は、実施の形態１の第１変形例による補正係数Ａｍの求め方を説明する図である。図２１では、図１８と同様に、位置データによってＹ軸方向の位置が８ｍｍで、Ｘ軸方向の位置が８ｍｍの点が特定され、面積データによって、Ｙ軸方向における位置が８ｍｍで、Ｘ軸方向における位置が８ｍｍの点を中心として、Ｙ軸方向に５個、Ｘ軸方向に５個の２５個の枡目が特定されたとする。

このような場合に、一点鎖線で囲む中心よりの９個の枡目（Ｙ軸方向に３個、Ｘ軸方向に３個の範囲）の振幅については、重みを１００％に設定する。また、９個の枡目よりも外側の１６個の枡目の振幅については、重みを５０％に設定する。

このように、中心側に大きな重みを付けることによって、合計値Ａａを求め、このように重み付けを行って求めた合計値Ａａを用いて、補正係数Ａｍを求めてもよい。ここでは、Ｙ軸方向に５個、Ｘ軸方向に５個の２５個の枡目について、中心よりの９個の枡目（Ｙ軸方向に３個、Ｘ軸方向に３個の範囲）と、外側の１６個の枡目とで重みを変える形態について説明した。

面積データによって特定される枡目の数が、Ｙ軸方向に５個、Ｘ軸方向に５個の２５個の場合と異なる場合には、例えば、様々な数の枡目の場合について、どのように重み付けを設定するか予め決めておけばよい。例えば、Ｙ軸方向に３個、Ｘ軸方向に３個の９個の枡目の場合には、中央の１つの枡目の重みを１００％に設定し、周囲の８つの枡目の重みを５０％に設定するというように、決めておけばよい。

このような重みを表すデータは、メモリ２５０に格納しておけばよく、押圧力算出部２２３が重み付けを行いながら合計値Ａａを求め、合計値Ａａを用いて補正係数Ａｍを求めればよい。

利用者が操作入力を行うために指先でトップパネル１２０の表面１２０Ａに触れるときに、指先の中央と端とではトップパネル１２０を押圧する力の大きさが異なる。指先の中央における押圧力の方が、指先の端における押圧力よりも強い。このため、操作入力の中央側の重みを大きくし、外側の重みを小さくする。

このように重み付けを行うことにより、利用者がトップパネル１２０を押圧したときの実際の押圧力（荷重）の分布に即した形で押圧力Ｆｍ１を求めることができ、より高い精度で押圧の有無を判定することができる。

また、以上では、押圧力に対してトップパネル１２０が線形的に変形する場合の押圧変換係数ＰＦ（図１５参照）を用いる形態について説明したが、トップパネル１２０が非線形的に変形する場合には押圧変換係数ＰＦを図２２に示すように設定すればよい。

図２２は、実施の形態１の第２変形例による、比の差分（Ｉｐ０／Ｖｐ０−Ｉｐ／Ｖｐ）と押圧変換係数ＰＦとを関連付けたデータを示す図である。

図２２に示す押圧変換係数ＰＦは、押圧力に対してトップパネル１２０の非線形的に変形する場合の値である。ここで、非線形的に変形する場合とは、押圧力の増大に応じて、トップパネル１２０が変形しにくくなる場合をいう。

トップパネル１２０が押圧力の増大に応じて変形しにくくなる場合には、比の差分（Ｉｐ０／Ｖｐ０−Ｉｐ／Ｖｐ）の増大に対して、押圧変換係数ＰＦが増大するようにすればよい。図２２には、１５から８２まで段階的に増大する押圧変換係数ＰＦを示す。

押圧変換係数ＰＦの値は、トップパネル１２０の寸法及び／又はヤング率等の値に応じて、最適な値に設定すればよい。

また、以上では、一例として、電子機器１００がタッチパネルを入力操作部とする、スマートフォン端末機、又は、タブレット型コンピュータである形態について説明した。また、電子機器１００は、例えば、携帯情報端末機、又は、ＡＴＭのように特定の場所に設置されて利用される機器であってもよいと説明した。

ここでは、図２３及び図２４を用いて、実施の形態１の第３変形例として、車載型の形態について説明する。

図２３は、車両１０の室内のドライバーズシート１１の周りを示す図である。車両１０の室内には、ドライバーズシート１１、ダッシュボード１２、ステアリングホイール１３、センターコンソール１４、ドアの内張１５等が配設される。なお、車両１０は、例えば、ハイブリッド自動車（ＨＶ（Hybrid Vehicle））、電気自動車（ＥＶ（Electric Vehicle））、ガソリンエンジン車、ディーゼルエンジン車、燃料電池車（ＦＣＶ(Fuel Cell Vehicle)）、水素自動車等であればよい。

実施の形態１の電子機器１００を入力装置として、例えば、ダッシュボード１２の中央部１２Ａ、ステアリングホイール１３のスポーク部１３Ａ、センターコンソール１４のシフトレバー１６の周囲１４Ａ、及びドアの内張１５の凹部１５Ａ等に配設することができる。

また、図２３には示さないが、実施の形態の電子機器１００は、車両１０の外側に入力装置として設けられてもよい。例えば、ドアハンドルの周囲に設けて、電子錠の操作部として用いてもよい。

図２４は、実施の形態１の第３変形例の電子機器１００Ａを示す平面図である。

電子機器１００Ａは、一例として、空調コントローラとして用いられる。電子機器１００Ａは、例えば、図２３に示す車両１０の室内のダッシュボード１２の中央部１２Ａ等に配設される。

図２４に示すように、電子機器１００Ａは、筐体１１１、振動素子１４０Ａ、タッチパネル１５０Ａ、ディスプレイパネル１６０Ａを含む。電子機器１００Ａは、図１乃至図３及び図６に示す電子機器１００と同様であるが、ここでは上述以外の構成要素を省略する。

ディスプレイパネル１６０Ａには、空調コントローラとして、操作部１６２Ａ１、１６２Ａ２、１６２Ａ３、１６２Ａ４、１６２Ａ５、１６２Ａ６、１６２Ａ７、１６２Ａ８と、表示部１２２Ａの画像が表示されている。

操作部１６２Ａ１、１６２Ａ２（FAN）は、風量を調整（増大又は減少）する操作部である。操作部１６２Ａ３（A/Ａ）はエアコンのオン／オフを選択する操作部である。操作部１６２Ａ４は内気循環モードを選択する操作部である。操作部１６２Ａ５（mode）は、空調のモード選択を行う操作部である。操作部１６２Ａ６は、デフロスターのオン／オフを選択する操作部である。操作部１６２Ａ７、１６２Ａ８（TEMP）は、空調の設定温度を調整（上昇又は低下）する操作部である。

このような操作部１６２Ａ１、１６２Ａ２、１６２Ａ３、１６２Ａ４、１６２Ａ５、１６２Ａ６、１６２Ａ７、１６２Ａ８は、ＧＵＩ操作部として表示されている。

また、表示部１２２Ａには、設定温度、風量、及び風向が表示されている。

操作部１６２Ａ１、１６２Ａ２、１６２Ａ３、１６２Ａ４、１６２Ａ５、１６２Ａ６、１６２Ａ７、１６２Ａ８を押圧すると、それぞれ、風量の調整、エアコンのオン／オフ、内気循環モードの選択、空調のモード選択、デフロスターのオン／オフ、設定温度の調整を行うことができる。

なお、ここでは、空調コントローラとして用いられる電子機器１００Ａについて説明したが、電子機器１００Ａは、ナビゲーション用の画面、オーディオコントローラ用の画面等を表示して、ナビゲーション又はオーディオの操作を行えるようにしてもよい。

また、表示部１２２Ａを液晶パネルで実現し、操作部１６２Ａ１、１６２Ａ２、１６２Ａ３、１６２Ａ４、１６２Ａ５、１６２Ａ６、１６２Ａ７、１６２Ａ８をトップパネル１２０の裏面に印刷し、ディスプレイパネル１６０を省略してもよい。

このような場合には、電子機器１００Ａは、ディスプレイパネル１６０を含まないことになる。操作部１６２Ａ１、１６２Ａ２、１６２Ａ３、１６２Ａ４、１６２Ａ５、１６２Ａ６、１６２Ａ７、１６２Ａ８がそれぞれ印刷された領域をタッチパネル１５０の座標と関連付けて、それぞれの操作を判定すればよい。

このようにディスプレイパネル１６０を含まない電子機器１００Ａを車両１０の各部に設けてもよい。

図２５は、第４変形例の電子機器１００Ｂを示す図である。電子機器１００Ｂは、ノートブック型のＰＣ（Personal Computer：パーソナルコンピュータ）である。

ＰＣ１００Ｂは、ディスプレイパネル１６０Ｂ１とタッチパッド１６０Ｂ２を含む。

図２６は、第４変形例の電子機器１００Ｂのタッチパッド１６０Ｂ２の断面を示す図である。図２６に示す断面は、図３に示すＡ−Ａ矢視断面に対応する断面である。図２６では図３と同様に直交座標系であるＸＹＺ座標系を定義する。

タッチパッド１６０Ｂ２は、図３に示す電子機器１００から、ディスプレイパネル１６０を取り除いた構成を有する。

図２５に示すようなＰＣとしての電子機器１００Ｂにおいて、タッチパッド１６０Ｂ２への操作入力に応じて、振動素子１４０のオン／オフを切り替えることによってトップパネル１２０に超音波帯の固有振動を発生させれば、図３に示す電子機器１００と同様に、タッチパッド１６０Ｂ２への操作入力の移動量に応じて、利用者の指先に触感を通じて操作感を提供することができる。

また、ディスプレイパネル１６０Ｂ１の裏面に振動素子１４０を設けておけば、図３に示す電子機器１００と同様に、ディスプレイパネル１６０Ｂ１への操作入力の移動量に応じて、利用者の指先に触感を通じて操作感を提供することができる。この場合は、ディスプレイパネル１６０Ｂ１の代わりに、図３に示す電子機器１００を設ければよい。

＜実施の形態２＞
図２７は、実施の形態２の電子機器１００Ｃの構成を示す図である。

実施の形態２の電子機器１００Ｃは、比の差分（Ｉｐ０／Ｖｐ０−Ｉｐ／Ｖｐ）の求め方が実施の形態１の電子機器１００と異なる。以下、相違点を中心に説明する。

電子機器１００Ｃは、振動素子１４０、アンプ１４１、タッチパネル１５０、ドライバＩＣ(Integrated Circuit)１５１、ディスプレイパネル１６０、ドライバＩＣ１６１、電流検出部１８０、制御部２００Ｃ、正弦波発生器３１０、及び振幅変調器３２０を含む。

電子機器１００Ｃは、制御部２００Ｃのアプリケーションプロセッサ２２０Ｃの構成が異なる以外は、実施の形態１の電子機器１００と同様である。このため、実施の形態１の電子機器１００と同様の構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。

制御部２００Ｃは、アプリケーションプロセッサ２２０Ｃ、通信プロセッサ２３０、駆動制御部２４０、及びメモリ２５０を有する。制御部２００Ｃは、例えば、ＩＣチップで実現される。

アプリケーションプロセッサ２２０Ｃは、主制御部２２０Ａを含む。主制御部２２０Ａは、電子機器１００Ｃの種々のアプリケーションを実行する処理を行う。

また、アプリケーションプロセッサ２２０Ｃは、トップパネル１２０の押圧を検出し、押圧による操作入力を受け付ける処理に関する構成要素として、振幅比算出部２２２、押圧力算出部２２３、押圧判定部２２４、入力処理部２２５、及び電流振幅算出部２２６を含む。

アプリケーションプロセッサ２２０Ｃは、実施の形態１の位相補正部２２１の代わりに、電流振幅算出部２２６を設けたものである。また、アプリケーションプロセッサ２２０Ｃの振幅比算出部２２２には、電流振幅算出部２２６から電流振幅データが入力されるとともに、駆動制御部２４０から振幅データが入力される。振幅データはデジタルデータである。

アプリケーションプロセッサ２２０Ｃは、これらの構成要素以外にも、種々のアプリケーションを実行する処理部を含むが、ここでは省略する。

電流振幅算出部２２６は、電流検出部１８０によって検出される駆動信号の電流を検出し、電流の振幅を求める。電流の振幅とは、電流検出部１８０によって検出される超音波帯の交流電流の振幅（最大値）である。

電流振幅算出部２２６は、例えば、ピークホールド回路を用いて、電流の振幅を検出することによって実現することができる。また、電流振幅算出部２２６は、このような構成に限られず、例えば、積分等の演算処理を行って電流の振幅を求める演算部で実現してもよい。

電流振幅算出部２２６は、電流の振幅を表す電流振幅データを振幅比算出部２２２に出力する。電流の振幅は、デジタル値である。

振幅比算出部２２２には、電流振幅算出部２２６によって算出される電流振幅データと、駆動制御部２４０が出力する振幅データとが入力される。

振幅比算出部２２２は、電流振幅データが表す電流の振幅Ｉｐと、振幅データが表す振幅（電圧）Ｖｐとの比Ｉｐ／Ｖｐを算出し、押圧力算出部２２３に出力する。

なお、押圧力算出部２２３、押圧判定部２２４、及び入力処理部２２５の処理内容は、実施の形態１と同様である。

図２８は、アプリケーションプロセッサ２２０Ｃが実行する処理を示すフローチャートである。図２８に示すフローチャートは、図１９に示すフローチャートのステップＳ３、Ｓ４、Ｓ５をそれぞれステップＳ２３、Ｓ２４、Ｓ２５に置き換えたものである。従って、ステップＳ１、Ｓ２、Ｓ８〜Ｓ２０については、図１９に示すフローチャートと同様である。このため、以下では、相違点を中心に説明する。

アプリケーションプロセッサ２２０Ｃは、ステップＳ２の処理が終了すると、駆動信号の電流値を取得する（ステップＳ２３）。ここで、電流値は、電流振幅算出部２２６が電流振幅データを算出するのに必要な時間にわたって取得すればよい。電流振幅データを算出するのに必要な時間は、例えば、駆動信号の１周期の期間より短くてよい。

ステップＳ２３では、駆動信号の電流値が取得される。ステップＳ２３の処理は、電流振幅算出部２２６が実行すればよい。

アプリケーションプロセッサ２２０Ｃは、ステップＳ２３で取得した駆動信号の電流値から電流振幅データを算出する（ステップＳ２４）。ステップＳ２４の処理は、電流振幅算出部２２６が実行すればよい。電流振幅データは、振幅比算出部２２２に入力される。

アプリケーションプロセッサ２２０Ｃは、電流振幅データが表す電流の振幅Ｉｐを振幅データが表す振幅（電圧）Ｖｐで除算することにより、比Ｉｐ／Ｖｐを算出する（ステップＳ２５）。

アプリケーションプロセッサ２２０Ｃは、ステップＳ２５の処理が終了すると、フローをステップＳ８に進行させる。ステップＳ８以降は、実施の形態１と同様である。

実施の形態２の電子機器１００Ｃによれば、振動素子１４０を駆動している場合に、利用者がトップパネル１２０を押圧しているのかどうかを検出するができる。このような押圧検出を可能にしているのは、振動素子１４０に供給される電流Ｉｐと、振幅データが表す振幅（電圧）Ｖｐの比Ｉｐ／Ｖｐを監視し、押圧による電流Ｉｐの変化を検出しているからである。

振動素子１４０が駆動されているときに利用者がトップパネル１２０を押圧すると、駆動信号の振幅（電圧）が一定であっても、振動素子１４０に供給される電流量が低下する。また、このような状態で駆動信号の振幅（電圧）を増大又は減少させると、振動素子１４０に供給される電流量も増大又は減少するが、トップパネル１２０が押圧されていない場合に比べると、振動素子１４０に供給される電流量は減少している。

実施の形態２では、このような押圧に伴う電流量の変化を検出するために、振幅データが表す振幅（電圧）Ｖｐの比Ｉｐ／Ｖｐを監視し、押圧による電流Ｉｐの変化を検出する。

また、実施の形態２では、さらに、基準合計値Ａ０に対する合計値Ａａの比Ａｍ（＝Ａａ／Ａ０）で押圧変換係数ＰＦを除算することによって、トップパネル１２０が押圧された場合に、腹の部分の振幅が小さくなって電流Ｉｐが減少することによる影響を軽減する。

従って、実施の形態２によれば、使い勝手の良好な電子機器１００Ｃ、及び、押圧検出プログラムを提供することができる。

また、実施の形態２の電子機器１００Ｃでは、駆動制御部２４０から振幅データ（デジタルデータ）が電流振幅算出部２２６に入力されている。これに対して、実施の形態１では、駆動信号の電圧波形（アナログデータ）を位相補正部２２１のＡ／Ｄコンバータでデジタル変換している。

このため、実施の形態２の電子機器１００Ｃは、実施の形態１の電子機器１００に比べてＡ／Ｄコンバータを１つ少なくすることができる。

以上、本発明の例示的な実施の形態の電子機器、及び、押圧検出プログラムについて説明したが、本発明は、具体的に開示された実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。
以上の実施の形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
（付記１）
操作面を有するトップパネルと、
前記操作面に行われる操作入力の位置を検出する位置検出部と、
前記操作面に振動を発生させる振動素子と、
前記操作面への前記操作入力の位置に応じて、前記操作面に超音波帯の固有振動を発生させる駆動信号で前記振動素子を駆動する駆動制御部と、
前記駆動制御部から前記振動素子に供給される電流量を検出する電流検出部と、
前記操作入力によって前記トップパネルが押圧されているときの前記駆動信号の電流量と電圧値との電流電圧比から前記操作入力による押圧力を求める変換係数を、前記操作入力の位置における前記固有振動の振幅と基準位置の基準振幅との振幅比で補正する係数補正部と、
前記係数補正部によって補正された前記変換係数を用いて前記操作入力の押圧力を算出する押圧力算出部と、
前記押圧力算出部によって算出された前記操作入力の押圧力に基づいて、前記操作入力によって前記トップパネルが押圧されているかどうかを判定する押圧判定部と
を含む、電子機器。
（付記２）
前記操作面における位置と、前記位置において前記操作面に発生される前記固有振動の振幅の分布とを表す分布データを格納する第１格納部と、
前記操作入力によって前記トップパネルが押圧されているときの前記駆動信号の電流量と電圧値との電流電圧比と、前記電流電圧比から前記操作入力による押圧力を求める変換係数とを関連付けた変換係数データを格納する第２格納部と
をさらに含み、
前記係数補正部は、前記位置検出部によって前記操作入力の位置が検出されているときに前記電流検出部によって検出される電流量と前記駆動信号の電圧値との第１の比に対応する前記電流電圧比に、前記変換係数データの中で関連付けられた前記変換係数を、前記操作入力の位置に前記分布データの中で対応する前記振幅と前記分布データに含まれる基準位置の基準振幅との振幅比で補正する、付記１記載の電子機器。
（付記３）
前記位置検出部によって検出される前記操作入力の位置には、前記分布データの中で複数の前記振幅が存在し、
前記基準位置の基準振幅は、前記分布データの中で相隣り合う複数の位置における複数の前記振幅の第１合計値によって表され、
前記係数補正部は、前記変換係数を、前記操作入力の位置に存在する前記複数の振幅の第２合計値と前記第１合計値との比で補正し、
前記押圧力算出部は、前記係数補正部によって前記第２合計値と前記第１合計値との比によって補正された前記変換係数を用いて前記操作入力の押圧力を算出し、
前記押圧判定部は、前記押圧力算出部によって前記第２合計値と前記第１合計値との比によって補正された前記変換係数を用いて求められる前記操作入力の押圧力に基づいて、前記操作入力によって前記トップパネルが押圧されているかどうかを判定する、付記２記載の電子機器。
（付記４）
前記第２合計値は、前記操作入力の位置に存在する前記複数の振幅のうち、中心側の位置にある前記振幅に、外側の位置にある前記振幅よりも大きな重みを付けて求められる、付記３記載の電子機器。
（付記５）
前記押圧力算出部は、前記電流量の基準値と、前記電圧値の基準値との比である第２の比と、前記第１の比との差分に、前記第２合計値と前記第１合計値との比で補正された前記変換係数を乗じて前記操作入力の押圧力を算出し、
前記押圧判定部は、前記補正された前記変換係数に基づいて算出された前記押圧力が第１閾値以上の場合に、前記操作入力によって前記トップパネルが押圧されていると判定する、請求項３又は４記載の電子機器。
（付記６）
前記電流量の基準値と前記電圧値の基準値は、前記操作入力によって前記トップパネルが押圧されていないときの前記駆動信号の電流量と電圧値である、付記５記載の電子機器。
（付記７）
前記押圧判定部は、前記補正された前記変換係数に基づいて算出された前記押圧力が前記第１閾値以上の状態から、前記第１閾値よりも低い第２閾値以下になると、前記操作入力による押圧が終了したと判定する、付記５又は６記載の電子機器。
（付記８）
ＧＵＩ操作部を表示し、前記トップパネルの前記操作面とは反対の側に配設される表示部(160)をさらに含み、
前記駆動制御部は、前記操作入力の位置が前記ＧＵＩ操作部の表示領域内にある場合に、前記操作面への操作入力の位置に応じて前記振動素子を駆動する、付記１乃至９のいずれか一項記載の電子機器。
（付記９）
操作面を有するトップパネルと、
前記操作面に行われる操作入力の位置を検出する位置検出部と、
前記操作面に振動を発生させる振動素子と、
前記操作面への前記操作入力の位置に応じて、前記操作面に超音波帯の固有振動を発生させる駆動信号で前記振動素子を駆動する駆動制御部と、
前記駆動制御部から前記振動素子に供給される電流量を検出する電流検出部と、
前記操作面における位置と、前記位置において前記操作面に発生される前記固有振動の振幅の分布とを表す分布データを格納する第１格納部と、
前記操作入力によって前記トップパネルが押圧されているときの前記駆動信号の電流量と電圧値との電流電圧比と、前記電流電圧比から前記操作入力による押圧力を求める変換係数とを関連付けた変換係数データを格納する第２格納部と、
前記位置検出部によって前記操作入力の位置が検出されているときに前記電流検出部によって検出される電流量と前記駆動信号の電圧値との第１の比に対応する前記電流電圧比に、前記変換係数データの中で関連付けられた前記変換係数を、前記操作入力の位置に前記分布データの中で対応する前記振幅と前記分布データに含まれる基準位置の基準振幅との振幅比で補正する係数補正部と、
前記係数補正部によって補正された前記変換係数を用いて前記操作入力の押圧力を算出する押圧力算出部と、
前記押圧力算出部によって算出された前記操作入力の押圧力に基づいて、前記操作入力によって前記トップパネルが押圧されているかどうかを判定する押圧判定部と
を含む、電子機器。
（付記１０）
操作面を有するトップパネルと、前記操作面に行われる操作入力の位置を検出する位置検出部と、前記操作面に振動を発生させる振動素子と、前記操作面への操作入力の位置に応じて、前記操作面に超音波帯の固有振動を発生させる駆動信号で前記振動素子を駆動する駆動制御部と、前記駆動制御部から前記振動素子に供給される電流量を検出する電流検出部と、前記操作入力によって前記トップパネルが押圧されているときの前記駆動信号の電流量と電圧値との電流電圧比から前記操作入力による押圧力を求める変換係数を、前記操作入力の位置における前記固有振動の振幅と基準位置の基準振幅との振幅比で補正する係数補正部とを含む電子機器の前記トップパネルが押圧されているかどうかをコンピュータが判定する押圧検出プログラムであって、
前記コンピュータは、
前記操作入力によって前記トップパネルが押圧されているときの前記駆動信号の電流量と電圧値との電流電圧比から前記操作入力による押圧力を求める変換係数を、前記操作入力の位置における前記固有振動の振幅と基準位置の基準振幅との振幅比で補正し、
前記補正された前記変換係数を用いて前記操作入力の押圧力を算出し、
前記操作入力の押圧力に基づいて、前記操作入力によって前記トップパネルが押圧されているかどうかを判定する、押圧検出プログラム。

１００、１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ 電子機器
１１０ 筐体
１２０ トップパネル
１３０ 両面テープ
１４０ 振動素子
１５０ タッチパネル
１６０ ディスプレイパネル
１７０ 基板
１８０ 電流検出部
２００ 制御部
２２０ アプリケーションプロセッサ
２２１ 位相補正部
２２２ 振幅比算出部
２２３ 押圧力算出部
２２４ 押圧判定部
２２５ 入力処理部
２３０ 通信プロセッサ
２４０ 駆動制御部
２５０ メモリ
３１０ 正弦波発生器
３２０ 振幅変調器
２００Ｃ 制御部
２２０Ｃ アプリケーションプロセッサ
２２６ 電流振幅算出部

Claims (9)

1. 操作面を有するトップパネルと、
   前記操作面に行われる操作入力の位置を検出する位置検出部と、
   前記操作面に振動を発生させる振動素子と、
   前記操作面への前記操作入力の位置に応じて、前記操作面に超音波帯の固有振動を発生させる駆動信号で前記振動素子を駆動する駆動制御部と、
   前記駆動制御部から前記振動素子に供給される電流量を検出する電流検出部と、
   前記操作入力によって前記トップパネルが押圧されているときの前記駆動信号の電流量と電圧値との電流電圧比から前記操作入力による押圧力を求める変換係数を、前記操作入力の位置における前記固有振動の振幅と基準位置の基準振幅との振幅比で補正する係数補正部と、
   前記係数補正部によって補正された前記変換係数を用いて前記操作入力の押圧力を算出する押圧力算出部と、
   前記押圧力算出部によって算出された前記操作入力の押圧力に基づいて、前記操作入力によって前記トップパネルが押圧されているかどうかを判定する押圧判定部と
   を含む、電子機器。
2. 前記操作面における位置と、前記位置において前記操作面に発生される前記固有振動の振幅の分布とを表す分布データを格納する第１格納部と、
   前記操作入力によって前記トップパネルが押圧されているときの前記駆動信号の電流量と電圧値との電流電圧比と、前記電流電圧比から前記操作入力による押圧力を求める変換係数とを関連付けた変換係数データを格納する第２格納部と
   をさらに含み、
   前記係数補正部は、前記位置検出部によって前記操作入力の位置が検出されているときに前記電流検出部によって検出される電流量と前記駆動信号の電圧値との第１の比に対応する前記電流電圧比に、前記変換係数データの中で関連付けられた前記変換係数を、前記操作入力の位置に前記分布データの中で対応する前記振幅と前記分布データに含まれる基準位置の基準振幅との振幅比で補正する、請求項１記載の電子機器。
3. 前記位置検出部によって検出される前記操作入力の位置には、前記分布データの中で複数の前記振幅が存在し、
   前記基準位置の基準振幅は、前記分布データの中で相隣り合う複数の位置における複数の前記振幅の第１合計値によって表され、
   前記係数補正部は、前記変換係数を、前記操作入力の位置に存在する前記複数の振幅の第２合計値と前記第１合計値との比で補正し、
   前記押圧力算出部は、前記係数補正部によって前記第２合計値と前記第１合計値との比によって補正された前記変換係数を用いて前記操作入力の押圧力を算出し、
   前記押圧判定部は、前記押圧力算出部によって前記第２合計値と前記第１合計値との比によって補正された前記変換係数を用いて求められる前記操作入力の押圧力に基づいて、前記操作入力によって前記トップパネルが押圧されているかどうかを判定する、請求項２記載の電子機器。
4. 前記第２合計値は、前記操作入力の位置に存在する前記複数の振幅のうち、中心側の位置にある前記振幅に、外側の位置にある前記振幅よりも大きな重みを付けて求められる、請求項３記載の電子機器。
5. 前記押圧力算出部は、前記電流量の基準値と、前記電圧値の基準値との比である第２の比と、前記第１の比との差分に、前記第２合計値と前記第１合計値との比で補正された前記変換係数を乗じて前記操作入力の押圧力を算出し、
   前記押圧判定部は、前記補正された前記変換係数に基づいて算出された前記押圧力が第１閾値以上の場合に、前記操作入力によって前記トップパネルが押圧されていると判定する、請求項３又は４記載の電子機器。
6. 前記電流量の基準値と前記電圧値の基準値は、前記操作入力によって前記トップパネルが押圧されていないときの前記駆動信号の電流量と電圧値である、請求項５記載の電子機器。
7. 前記押圧判定部は、前記補正された前記変換係数に基づいて算出された前記押圧力が前記第１閾値以上の状態から、前記第１閾値よりも低い第２閾値以下になると、前記操作入力による押圧が終了したと判定する、請求項５又は６記載の電子機器。
8. ＧＵＩ操作部を表示し、前記トップパネルの前記操作面とは反対の側に配設される表示部をさらに含み、
   前記駆動制御部は、前記操作入力の位置が前記ＧＵＩ操作部の表示領域内にある場合に、前記操作面への操作入力の位置に応じて前記振動素子を駆動する、請求項１乃至７のいずれか一項記載の電子機器。
9. 操作面を有するトップパネルと、前記操作面に行われる操作入力の位置を検出する位置検出部と、前記操作面に振動を発生させる振動素子と、前記操作面への操作入力の位置に応じて、前記操作面に超音波帯の固有振動を発生させる駆動信号で前記振動素子を駆動する駆動制御部と、前記駆動制御部から前記振動素子に供給される電流量を検出する電流検出部とを含む電子機器の前記トップパネルが押圧されているかどうかをコンピュータが判定する押圧検出プログラムであって、
   前記コンピュータは、
   前記操作入力によって前記トップパネルが押圧されているときの前記駆動信号の電流量と電圧値との電流電圧比から前記操作入力による押圧力を求める変換係数を、前記操作入力の位置における前記固有振動の振幅と基準位置の基準振幅との振幅比で補正し、
   前記補正された前記変換係数を用いて前記操作入力の押圧力を算出し、
   前記操作入力の押圧力に基づいて、前記操作入力によって前記トップパネルが押圧されているかどうかを判定する、押圧検出プログラム。

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