JPWO2021044539A1 - タッチパネル装置、押下力算出方法、及び押下力算出プログラム - Google Patents

Abstract

タッチパネル装置（１）は、タッチ操作が行われる操作面を有するタッチパネル（２３）と、タッチパネル（２３）を支持する弾性部材（３３）と、操作面に付与された押下力に応じたセンサ信号を出力する複数の押下力センサ（３０＿１〜３０＿ｎ）と、タッチ操作の位置を示すタッチ座標（Ｔ１）を取得する座標検出部（１０１）と、操作面（２４）に押下力が付与されたときに、センサ信号に対応する複数の検出値（Ｄ１＿ｊ）を取得する押下力検出部（１０２）と、操作面（２４）における複数の領域と、複数の領域に対応し、予め定められた複数の押下力算出方式とを記憶する算出方式記憶部（１０４）から複数の押下力算出方式を読み込み、複数の押下力算出方式からタッチ座標（Ｔ１）に対応する領域の押下力算出方式を選択し、選択された押下力算出方式と複数の検出値（Ｄ１＿ｊ）とを用いて押下力を算出する押下力算出部（１０５）とを有する。

Description

本発明は、タッチパネル装置、押下力算出方法、及び押下力算出プログラムに関する。

タッチパネルの操作面で行われたタッチ操作の位置を示すタッチ座標とタッチ操作によって操作面に付与された押下力とを検出することができるタッチパネル装置が提案されている。例えば、特許文献１を参照。このタッチパネル装置は、タッチ座標と、押下力と、検出部の複数の電極に生じる複数の電圧（「電圧パターン」ともいう。）との対応関係を示すデータを予め記憶している。このタッチパネル装置は、タッチパネルの操作面でタッチ操作が行われときに、予め記憶されているデータを用いて押下力を求める。

特開２０１６−００６６８３号公報（例えば、段落００５７）

しかしながら、予め記憶するデータの数には限界があるので、上記タッチパネル装置は、タッチ操作によって操作面に付与された押下力を高い精度で検出することができない。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、タッチ操作の押下力を高い精度で検出することを可能にするタッチパネル装置、押下力算出方法、及び押下力算出プログラムを提供することを目的とする。

本発明の一態様に係るタッチパネル装置は、タッチ操作が行われる操作面を有するタッチパネルと、前記タッチパネルを支持する弾性部材と、前記操作面に付与された押下力に応じたセンサ信号を出力する複数の押下力センサと、前記タッチ操作の位置を示すタッチ座標を取得する座標検出部と、前記操作面に押下力が付与されたときに、前記センサ信号に対応する複数の検出値を取得する押下力検出部と、前記操作面における複数の領域と、前記複数の領域に対応し、予め定められた複数の押下力算出方式とを記憶する算出方式記憶部から前記複数の押下力算出方式を読み込み、前記複数の押下力算出方式から前記タッチ座標に対応する領域の押下力算出方式を選択し、選択された前記押下力算出方式と前記複数の検出値とを用いて前記押下力を算出する押下力算出部とを有することを特徴とする。

本発明によれば、タッチ操作の押下力を高い精度で検出することができる

本発明の実施の形態１に係るタッチパネル装置のハードウェア構成の一例を示す図である。 実施の形態１におけるタッチパネル装置を示す概略平面図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、実施の形態１に係るタッチパネル装置を図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線で切る概略断面図である。 実施の形態１に係るタッチパネル装置の構成を概略的に示す機能ブロック図である。 実施の形態１におけるタッチパネルの操作面に押下力を付与したときにおけるタッチパネル、弾性部材、及び押下力センサの状態を示す概略断面図である。 タッチパネルの保護ガラスの中央部に押下力を付与したときにおける保護ガラスの形状のシミュレーションの結果を示す図である。 タッチパネルの保護ガラスの１つの隅部に押下力を付与したときにおける保護ガラスの形状のシミュレーションの結果を示す図である。 実施の形態１に係るタッチパネル装置に関する押下力算出方式の生成のためのシミュレーションに用いられる複数の座標の例を示す平面図である。 実施の形態１に係るタッチパネル装置に関する押下力算出方式の生成のための処理を示すフローチャートである。 実施の形態１に係るタッチパネル装置の制御装置が行う押下力の算出処理を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態２に係るタッチパネル装置の構成を概略的に示す機能ブロック図である。 （Ａ）から（Ｄ）は、実施の形態２に係るタッチパネル装置における押下力センサの駆動処理を示す図である。 実施の形態２に係るタッチパネル装置の制御装置が行う押下力の算出処理を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態３に係るタッチパネル装置の構成を概略的に示す機能ブロック図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、実施の形態３に係るタッチパネル装置における押下力の算出処理を示す図である。 実施の形態３に係るタッチパネル装置の制御装置が行う押下力の算出処理を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態４に係るタッチパネル装置の構成を概略的に示す機能ブロック図である。 実施の形態４に係るタッチパネル装置の制御装置が行う押下力の算出処理を示すフローチャートである。 実施の形態４の変形例に係るタッチパネル装置の構成を概略的に示す機能ブロック図である。 図１９のタッチパネル装置の制御装置が行う押下力の算出処理を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態５に係るタッチパネル装置の構成を概略的に示す機能ブロック図である。 実施の形態５におけるタッチパネルを示す概略断面図である。 実施の形態５におけるタッチパネルの操作面に押下力が付与されたときの保護ガラスの状態を示す概略断面図である。 実施の形態５に係るタッチパネル装置の制御装置が行う押下力の算出処理を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態６に係るタッチパネル装置の構成を概略的に示す機能ブロック図である。 実施の形態６に係るタッチパネル装置を示す概略断面図である。 実施の形態６に係るタッチパネル装置を示す概略平面図である。 実施の形態６に係るタッチパネル装置をコンプレッションマウントしたときの状態を示す概略断面図である。 図２８のタッチパネル装置の操作面に押下力を付与したときの状態を示す概略断面図である。 実施の形態６に係るタッチパネル装置をサイドマウントしたときの状態を示す概略断面図である。 図３０のタッチパネル装置の操作面に押下力を付与したときの状態を示す概略断面図である。

以下に、本発明の実施の形態に係るタッチパネル装置、押下力算出方法、及び押下力算出プログラムを、図面を参照しながら説明する。以下の実施の形態は、例にすぎず、本発明の範囲内で種々の変更が可能である。

《１》実施の形態１．
《１−１》構成
図１は、実施の形態１に係るタッチパネル装置１のハードウェア構成の例を示す図である。タッチパネル装置１は、タッチパネルの操作面で行われたタッチ操作の位置を示すタッチ座標とタッチ操作によって操作面に付与された押下力とを検出することができる。タッチパネル装置１は、取得されたタッチ座標と検出された押下力とに基づいて、タッチ操作の内容を判定する。

図１に示されるように、タッチパネル装置１は、タッチセンサ２０と、複数の押下力センサ３０＿１〜３０＿ｎと、ディスプレイとしての液晶パネル４０と、制御装置１００とを有している。ｎは、正の整数である。なお、押下力センサ３０＿１〜３０＿ｎの位置及び個数以外に関しては、後述する実施の形態２から６に係るタッチパネル装置のハードウェア構成も、図１のものと同様である。

タッチセンサ２０の表面には接着剤（後述の図３（Ａ）における２１）によって保護ガラス（後述の図３（Ａ）における２２）が貼り付けられている。タッチセンサ２０、接着剤２１、及び保護ガラス２２は、タッチパネル（後述の図３（Ａ）における２３）を構成する。タッチパネル２３は、ユーザによってタッチ操作が行われる操作面（後述の図３（Ａ）における２４）を有している。操作面２４は、保護ガラス２２の表面である。

液晶パネル４０は、タッチセンサ２０と重なるように配置された液晶ディスプレイである。液晶パネル４０は、制御装置１００によって制御されて、操作用画面などを表示する。操作用画面は、アイコンなどの操作部品であるオブジェクトを含むユーザインタフェース（ＵＩ）画面である。

タッチセンサ２０は、例えば、操作面２４における導体の接触箇所の静電容量が変化する静電容量式のタッチセンサである。タッチセンサ２０は、タッチ操作に対応する位置情報であるタッチ情報Ｔ０を制御装置１００に出力する。導体は、ユーザの指、ユーザが手に持つタッチペンなどの操作補助具、などである。ただし、タッチセンサ２０は、静電容量式以外のタッチセンサであってもよい。

ユーザによってタッチパネル２３の操作面２４に対して押下力が付与されると、押下力センサ３０＿１〜３０＿ｎは、タッチパネル２３の操作面２４に付与された押下力に応じた電気信号であるセンサ信号Ｄ０＿１〜Ｄ０＿ｎを制御装置１００に出力する。なお、任意の１つの押下力センサを示す場合には、「押下力センサ３０＿ｊ」とも表記する。また、任意の１つのセンサ信号を示す場合には、「センサ信号Ｄ０＿ｊ」とも表記する。ｊは、１以上ｎ以下の整数である。

制御装置１００は、情報処理部としてのプロセッサ５１と、情報を記憶する記憶部としてのメモリ５２とを有している。制御装置１００は、例えば、コンピュータである。メモリ５２には、プログラムがインストールされている。プログラムは、例えば、ネットワークを経由して又は情報を記憶する記憶媒体からインストールされる。プログラムは、後述される押下力算出方法を実施するための押下力算出プログラムを含んでもよい。プロセッサ５１は、メモリ５２に記憶されているプログラムを実行することにより、タッチパネル装置１の全体の動作を制御する。制御装置１００の全体又は一部は、半導体集積回路からなる制御回路で構成されてもよい。メモリ５２は、半導体記憶装置、ハードディスク装置、取り出し可能な記録媒体に情報を記録する装置などの各種の記憶装置を含んでもよい。

制御装置１００は、タッチパネル２３の操作面２４で入力されたタッチ操作に対応する処理を行う。制御装置１００は、予め決められた閾値未満の押下力でタッチパネル２３の操作面２４に触れるタッチ操作と、この閾値以上の押下力でタッチパネル２３の操作面２４に触れるタッチ操作（「押し込みタッチ操作」又は「押し込み操作」ともいう。）とを識別することができる。具体的に言えば、制御装置１００は、タッチパネル２３の操作面２４で入力されたタッチ操作に対応するタッチセンサ２０における静電容量の変化に基づくタッチ情報Ｔ０と、操作面２４に付与された押下力に対応して押下力センサ３０＿１〜３０＿ｎから出力されるセンサ信号Ｄ０＿１〜Ｄ０＿ｎとに基づく処理を行う。例えば、制御装置１００は、タッチパネル２３の操作面２４で入力されたタッチ操作に対応する制御信号を、タッチパネル装置１に接続された他の機器又はタッチパネル装置１と通信可能な他の機器に送信する。他の機器は、制御対象機器であり、例えば、生産設備、車両、又は家電機器、などである。

図２は、実施の形態１に係るタッチパネル装置１を示す概略平面図である。図３（Ａ）及び（Ｂ）は、実施の形態１に係るタッチパネル装置１を図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線で切る概略断面図である。図３（Ａ）は、タッチ操作が行われていない状態を示し、図３（Ｂ）は、タッチ操作によって操作面２４に押下力が付与されている状態を示す。

図示されるように、タッチパネル装置１は、液晶パネル４０と一体に構成された基板４１と、液晶パネル４０に重なるようにタッチパネル２３を支持する弾性部材３３と、押下力センサ３０＿ｊ（ｊ＝１，２，…，ｎ）とを有している。押下力センサ３０＿ｊは、タッチセンサ２０（すなわち、タッチパネル２３側）に配置された第１の電極としてのセンサ電極部３１＿ｊと、センサ電極部３１＿ｊに対向して液晶パネル４０側（すなわち、タッチパネル装置１の筐体側）に配置された、フレームＧＮＤ（すなわち、グランド電位）に接続されたＧＮＤ電極部３２とを有している。図２では、センサ電極部３１＿ｊが、タッチセンサ２０の４つの隅部と４つの辺の中央に備えられている。ただし、センサ電極部３１＿１〜３１＿ｎの位置、個数、及び形状は、図２の例のものに限定されない。

弾性部材３３は、タッチパネル２３を支持している。弾性部材３３は、分割された複数の部分から構成されてもよい。基板４１は、タッチパネル装置１の筐体に固定されている。また、タッチパネル２３の平面形状は、四角形以外の形状であってもよい。

図３（Ｂ）に示されるように、タッチパネル２３の操作面２４に導体が接触しているときには、タッチセンサ２０の導体の接触箇所の静電容量が変化する。制御装置１００は、タッチセンサ２０の各位置における静電容量を検出し、導体の接触箇所の位置、すなわち、タッチセンサ２０における２次元座標を示すタッチ座標を取得する。制御装置１００は、タッチパネル２３の操作面２４の各位置、すなわち、タッチセンサ２０の各位置における静電容量に基づいて操作面２４における導体の接触箇所の位置を示す位置座標であるタッチ座標を算出する。導体の接触箇所は、例えば、静電容量が予め定められた基準容量より大きい箇所である。導体の接触箇所の位置を示すタッチ座標は、「静電容量座標」とも言う。

また、図３（Ｂ）に示されるように、タッチパネル２３の操作面２４に押下力が付与されているときには、弾性部材３３が圧縮され、操作面２４に加えられた押下力は、押下力センサ３０＿１〜３０＿ｎによって検出される。押下力センサ３０＿１〜３０＿ｎは、押下力によって変化する静電容量を検出し、静電容量に基づくセンサ信号Ｄ０＿１〜Ｄ０＿ｎを出力する。図３（Ｂ）に示されるように、押し込みによって、弾性部材３３が弾性変形して薄くなると、押下力センサ３０＿ｊのセンサ電極部３１＿ｊで検出される静電容量Ｃｏは増加する。また、図３（Ａ）に示されるように、押下力の付与を止めることによって、弾性部材３３が元の状態に復元して厚くなると、押下力センサ３０＿ｊのセンサ電極部３１＿ｊで検出される静電容量Ｃｏは減少して初期値に戻る。図３（Ａ）及び（Ｂ）に示されるように、押下力センサ３０＿ｊは、初期状態における電極間距離ｄ０と弾性部材３３が圧縮されたときの電極間距離ｄ１との差、すなわち、変位（ｄ０−ｄ１）に応じた値を示すセンサ信号Ｄ０＿ｊを出力する。電極間距離は、センサ電極部３１＿ｊとＧＮＤ電極部３２との間の距離である。

押下力センサ３０＿１〜３０＿ｎは、操作面２４に付与された押下力と押下力が付与された押圧位置とに応じたセンサ信号Ｄ０＿１〜Ｄ０＿ｎを出力する。制御装置１００は、押下力センサ３０＿１〜３０＿ｎから出力されるセンサ信号Ｄ０＿１〜Ｄ０＿ｎと、タッチセンサ２０から出力されたタッチ情報Ｔ０と、押下力を算出するために予め記憶されている複数の押下力算出方式を示す情報の１つとを用いて、押下力を算出する。なお、「押下力算出方式」は、単に「算出方式」ともいう。また、制御装置１００は、センサ信号Ｄ０＿１〜Ｄ０＿ｎに基づいてタッチパネル２３の操作面２４における押圧位置を示す位置座標を算出することもできる。

押下力センサ３０＿１〜３０＿ｎは、静電容量式のものに限定されない。押下力センサ３０＿１〜３０＿ｎは、タッチパネル２３の操作面２４に押下力を付与したときにタッチパネル２３の微小な歪みをセンシングする歪みセンサ、押下力に応じた電圧信号を発生する圧電センサなど、であってもよい。

図４は、実施の形態１に係るタッチパネル装置１の構成を概略的に示す機能ブロック図である。図４において、図１に示される構成要素と同一又は対応する構成要素には、図１に示される符号と同じ符号が付される。図４に示されるように、制御装置１００は、座標検出部１０１と、押下力検出部１０２と、タッチパネル２３の複数の領域ごとの押下力算出方式を生成する算出方式生成部１０３と、複数の押下力算出方式を示す情報（以下「算出方式情報」という。）を記憶する算出方式記憶部１０４と、算出方式記憶部１０４から複数の複数の押下力算出方式を読み込み、複数の算出方式情報の内の１つを用いて押下力を算出する押下力算出部１０５とを有している。ただし、算出方式記憶部１０４は、必ずしもタッチパネル装置１の一部である必要はない。算出方式記憶部１０４は、タッチパネル装置１と通信可能に接続された、外部の記憶装置であってもよい。

つまり、制御装置１００は、タッチパネル２３の操作面２４におけるタッチ操作の位置を示すタッチ座標Ｔ１を取得する座標検出部１０１と、操作面２４に押下力が付与されたときに、センサ信号に対応する複数の検出値Ｄ１＿１〜Ｄ１＿ｎを取得する押下力検出部１０２と、操作面２４における複数の領域と、複数の領域に対応し、予め定められた複数の押下力算出方式とを記憶する算出方式記憶部１０４と、複数の押下力算出方式からタッチ座標Ｔ１に対応する領域の押下力算出方式を選択し、選択された押下力算出方式と複数の検出値Ｄ１＿１〜Ｄ１＿ｎとを用いて押下力を算出する押下力算出部１０５とを備えている。

座標検出部１０１は、タッチ操作によってタッチセンサ２０から出力される信号であるタッチ情報Ｔ０に基づく座標情報であるタッチ座標Ｔ１を生成する。具体的に言えば、座標検出部１０１は、タッチセンサ２０の各位置における静電容量を検出することで、タッチパネル２３の操作面２４への導体の接触の有無を検出する。座標検出部１０１は、静電容量の検出値が予め定められた閾値容量より大きい領域である導体の接触箇所の座標を示すタッチ座標Ｔ１を算出する。座標検出部１０１は、タッチ座標Ｔ１を押下力算出部１０５などに提供する。

押下力検出部１０２は、タッチ操作によってタッチパネル２３の操作面２４に付与された押下力に基づく検出値Ｄ１を出力する。具体的に言えば、押下力検出部１０２は、押下力センサ３０＿１〜３０＿ｎから出力されるセンサ信号Ｄ０＿１〜Ｄ０＿ｎを受け取り、センサ信号Ｄ０＿１〜Ｄ０＿ｎに基づく検出値Ｄ１＿１〜Ｄ１＿ｎを出力する。

算出方式生成部１０３は、タッチパネル２３のたわみ及び弾性部材３３の沈み込みの特徴に基づくシミュレーションによって複数の押下力算出方式を示す複数の算出方式情報を生成する。押下力算出方式の例は、式（１）として後述される。複数の算出方式情報の各々は、例えば、式（１）における係数ｋ_１〜ｋ_ｎの値の組である。また、算出方式生成部１０３は、複数の押下力算出方式に対応する複数の領域を決定する。複数の領域は、タッチセンサ２０を分割することによって得られた領域である。複数の領域の各々は、その領域において、予め決められた目標精度を満たす押圧力を算出することができる押下力算出方式と対応付けられて、算出方式記憶部１０４に記憶される。つまり、算出方式生成部１０３は、タッチセンサ２０の複数の領域と、複数の領域の各々に対応する押下力算出方式とを、算出方式記憶部１０４に記憶させる。

押下力算出部１０５は、座標検出部１０１で取得されたタッチ座標Ｔ１に基づいて、算出方式記憶部１０４に記憶されている複数の押下力算出方式からタッチ座標Ｔ１に対応する領域の押下力算出方式を選択して、読み込む。押下力算出部１０５は、押下力検出部１０２で検出された複数の検出値Ｄ１＿１〜Ｄ１＿ｎと選択された押下力算出方式とに基づいて、押下力を算出する。

図５は、実施の形態１におけるタッチパネル２３の操作面２４に押下力を付与したときにおけるタッチパネル２３、弾性部材３３、及び押下力センサ３０＿ｊの状態を示す概略断面図である。ＧＮＤ電極部３２は、液晶パネル４０に取り付けられている。押下力センサ３０＿ｊの内側に配置された弾性部材３３の上面はタッチセンサ２０に接着されており、弾性部材３３の下面はＧＮＤ電極部３２に接着されている。弾性部材３３は、弾性を有しており、保護ガラス２２を押し込むことで弾性部材３３が圧縮されて沈み込むと、押下力センサ３０＿ｊのセンサ電極部３１＿ｊとＧＮＤ電極部３２との間の距離が短くなり、押下力センサ３０＿ｊの静電容量Ｃｏが増加する。また、保護ガラス２２を押し込むことで保護ガラス２２、接着剤２１、及びタッチセンサ２０によって構成されるタッチパネル２３にたわみが発生し、タッチパネル２３の端部付近で反り上がりが発生することによりセンサ電極部３１＿ｊとＧＮＤ電極部３２との間の距離が多少増加する。したがって、反り上がりが発生した場合には、反り上がりが発生しない場合に比べ、押下力センサ３０＿ｊの静電容量Ｃｏが多少減少する。また、反り上がりの程度は、押下力が付与される位置に応じて異なるので、反り上がりが静電容量Ｃｏに与える影響の大きさも、押下力が付与される位置に応じて異なる。

図６は、タッチパネル２３の保護ガラス２２の中央部に押下力を付与したときにおける保護ガラス２２の形状のシミュレーションの結果を示す図である。図６は、タッチパネル２３の操作面２４の中央部に１［Ｎ］の押下力を付与した場合のタッチパネル２３のたわみと、タッチパネル２３を支持する弾性部材３３の圧縮に伴うタッチパネル２３の沈み込みの例を示している。タッチパネル２３の操作面２４の中央部に押下力を付与した場合、図６に示されるように、タッチパネル２３の四隅が反り上がる。つまり、タッチパネル２３の四隅の縦軸方向の位置が、基準位置である「０」よりも上側に変位している。なお、縦軸方向は、タッチパネル２３の辺に平行なＸ方向及びＹ方向の両方に直交する方向である。

図７は、タッチパネル２３の保護ガラス２２の隅部に押下力を付与したときにおける保護ガラス２２の形状のシミュレーションの結果を示す図である。図７は、タッチパネル２３の操作面２４の１つの隅部に１［Ｎ］の押下力を付与した場合のタッチパネル２３のたわみと、タッチパネル２３を支持する弾性部材３３の圧縮に伴うタッチパネル２３の沈み込みの例を示している。タッチパネル２３の操作面２４の四隅のいずれか１つの隅部に押下力を付与した場合、図７に示されるように、押下力を付与した位置において、弾性部材３３の沈み込みの影響が顕著に表れる。しかし、タッチパネル２３の四隅の内の他の３つの隅部の縦軸方向の位置は、基準位置である「０」からほとんど変位していない。

図６及び図７に示されるように、タッチパネル２３の操作面２４の押し込み位置によって、タッチパネル２３の変位の状態は大きく異なり、押下力センサ３０＿１〜３０＿ｎから出力されるセンサ信号Ｄ０＿１〜Ｄ０＿ｎの値も大きく異なる。このため、タッチパネル２３の操作面２４の押し込み位置を考慮せずに、センサ信号Ｄ０＿１〜Ｄ０＿ｎの値に基づいて押下力を算出した場合には、押下力の精度が低くなる。そこで、実施の形態１に係るタッチパネル装置１及び押下力算出方法では、押下力が付与された位置に応じて押下力算出方式を切り替えている。

《１−２》動作
まず、複数の押下力算出方式の生成処理を説明する。図８は、実施の形態１に係るタッチパネル装置１に関する押下力算出方式の生成のためのシミュレーションに用いられる複数の座標２５の例を示す平面図である。図９は、実施の形態１に係るタッチパネル装置１に関する押下力算出方式の生成のための処理を示すフローチャートである。複数の座標２５は、予め決められた間隔でＸ方向及びＹ方向に配列されている。複数の座標２５は、図８に示されるものに限定されない。

図９のステップＳ１０において、算出方式生成部１０３は、タッチセンサ２０において予め定められた複数の座標２５の各々についてステップＳ１０〜Ｓ１３のループ処理を行う。

ステップＳ１１において、算出方式生成部１０３は、予め定められた押下力の範囲内における複数の押下力の各々において、ステップＳ１１〜Ｓ１２のループ処理を行う。予め定められた押下力の範囲内における複数の押下力は、例えば、一定の押下力の間隔を持つように決定される。ステップＳ１２において、算出方式生成部１０３は、ステップＳ１０で決定したタッチ座標をステップＳ１１で決定した押下力で押し込んだ場合の、各押下力センサ３０＿１〜３０＿ｎの変位をシミュレーションで算出する。

ステップＳ１３において、算出方式生成部１０３は、ステップＳ１２で求めた各押下力センサ３０＿１〜３０＿ｎの変位に基づく計算によって押下力ｆ（Ｐ）を算出するために使用される押下力算出方式を生成する。押下力算出方式は、ｎ個の押下力センサ３０＿１〜３０＿ｎを有する場合、例えば、以下の式（１）で定義される。

上記計算式において、ｎは、正の整数である。Ｐ＝｛ｐ_１，ｐ_２，…，ｐ_ｎ｝である。ｐ_１〜ｐ_ｎは、押下力センサ３０＿１〜３０＿ｎから出力され検出信号の値、すなわち、検出値Ｄ１＿１〜Ｄ１＿ｎである。ｋ_１〜ｋ_ｎは、検出値ｐ_１〜ｐ_ｎの重み付け加算に用いられる重みを示す係数である。つまり、複数の押下力算出方式の係数ｋ_１〜ｋ_ｎの組は、互いに異なる。

ステップＳ１０〜Ｓ１３のループ処理が終了すると、処理はステップＳ１４に進む。ステップＳ１４において、算出方式生成部１０３は、生成された複数の押下力算出方式の各々に対してステップＳ１４〜Ｓ２０のループ処理を行う。

ステップＳ１５において、算出方式生成部１０３は、未処理の算出方式の１つを代表の算出方式として選択する。

次に、算出方式生成部１０３は、代表の算出方式の座標の周辺の座標の対象の算出方式に対して、ステップＳ１６〜Ｓ１９のループ処理を行う。

ステップＳ１７において、算出方式生成部１０３は、例えば、代表の算出方式で得られたｆ（Ｐ）の値と対象の算出方式で得られたｆ（Ｐ）の値との差分が、予め定められた目標精度を満たすかどうかを判定する。例えば、算出方式が式（１）で定義される場合、算出方式生成部１０３は、代表の算出方式の場合の係数ｋ_１〜ｋ_ｎの絶対値の合計と対象の算出方式の場合の係数ｋ_１〜ｋ_ｎの絶対値の合計、又は代表の算出方式の場合の係数ｋ_１〜ｋ_ｎと対象の算出方式の場合の係数ｋ_１〜ｋ_ｎとの大小関係、又は代表の算出方式の場合の係数ｋ_１〜ｋ_ｎと対象の算出方式の場合の係数ｋ_１〜ｋ_ｎとの比率などを用いて、差分が目標精度を満たすか否かを判断する。差分が目標精度を満たす場合は、処理はステップＳ１８に進み、満たさない場合は、処理はステップＳ１９に進む。

ステップＳ１８において、算出方式生成部１０３は、目標精度を満たす対象の算出方式を新たな代表の算出方式に設定する。

処理がステップＳ１９に進んだ場合、算出方式生成部１０３は、代表の算出方式の座標と対象の算出方式の座標との間に領域の境界を設定する。

ステップＳ１６〜Ｓ１９のループ処理の後に、処理はステップＳ２０に進み、算出方式生成部１０３は、ステップＳ１５で選択した代表の算出方式とステップＳ１９において、求めた境界（領域）情報を記憶する。

押下力算出方式として示した式（１）は、あくまでも一例であり、算出される押下力が目標精度を満たす算出方式であれば、他の方法を用いてもよい。

また、タッチ座標と異なる要素（例えば、押下力の変化）によってステップＳ１２の押下力センサの変位の特徴が大きく変わる場合、算出方式生成部１０３は、同じタッチ座標にも関わらず一意に押下力算出方式が決定しない方法を採用することも可能である。この場合、算出方式生成部１０３は、押下力センサの変位の特徴を変化させる要因の値又は範囲とそれらに対応する押下力算出方式のテーブルを作成して算出方式記憶部に記憶させてもよい。また、図８は、シミュレーションによって押下力算出方式を取得しているが、実測を基にして押下力算出方式を取得してもよい。

図１０は、実施の形態１に係るタッチパネル装置１の制御装置１００が行う押下力の算出処理を示すフローチャートである。ステップＳ１００において、座標検出部１０１は、タッチパネル２３の操作面２４のタッチ点の位置を示すタッチ座標を取得する。ステップＳ１０１において、押下力検出部１０２は、押下力センサ３０＿１〜３０＿ｎから出力されるセンサ信号Ｄ０＿１〜Ｄ０＿ｎに基づく検出値Ｄ１＿１〜Ｄ１＿ｎを取得する。

ステップＳ１０２において、押下力算出部１０５は、ステップＳ１００で取得されたタッチ座標Ｔ１に基づいて、算出方式記憶部１０４に記憶されている複数の押下力算出方式の内の対応する押下力算出方式を選択し、読み込む。

ステップＳ１０３において、押下力算出部１０５は、ステップＳ１０１で取得した検出値Ｄ１＿１〜Ｄ１＿ｎと、ステップＳ１０２で読み込んだ押下力算出方式とを用いて押下力を算出する。押下力算出方式が上記式（１）である場合には、検出値Ｄ１＿１〜Ｄ１＿ｎは、ｐ_１〜ｐ_ｎである。

《１−３》効果
以上に説明したように、実施の形態１に係るタッチパネル装置１又は図９及び図１０に示される押下力算出方法を用いれば、タッチ座標Ｔ１に応じて押下力算出方式として最適なものを使用するので、押下力の算出精度を向上させることができる。

また、目標精度を満たす押下力算出方式とタッチセンサ２０の領域とが互いに関連付けられ予め記憶されているので、タッチ座標Ｔ１及び検出値Ｄ１＿１〜Ｄ１＿ｎに基づいて押下力を算出するための演算処理の量を小さくできる。よって、効率的に押下力を算出できる。

《２》実施の形態２．
実施の形態２では、複数の押下力センサ３０＿１〜３０＿ｎの内の、タッチパネル２３に反り上がりが起こる位置の押下力センサとタッチパネル２３に沈み込みが起こる位置の押下力センサとを並列駆動する。つまり、実施の形態２では、反り上がりが起こる位置の押下力センサと沈み込みが起こる位置の押下力センサとを同時に駆動する。押下力検出部１０２が、例えば、反り上がりが起こる位置の押下力センサと沈み込みが起こる位置の押下力センサとの合計の静電容量を検出することで、静電容量の検出精度が向上し、静電容量の検出回数が減少する。

図１１は、実施の形態２に係るタッチパネル装置２の構成を概略的に示す機能ブロック図である。図１１において、図４に示される構成要素と同一又は対応する構成要素には、図４に示される符号と同じ符号が付される。図１１に示されるように、タッチパネル装置２の制御装置２００は、座標検出部１０１と、押下力検出部１０２と、並列型駆動パターンを記憶する駆動パターン記憶部２０１と、駆動パターン記憶部２０１から複数の並列型駆動パターンを読み込み、使用する駆動パターンを切り替える駆動パターン決定部２０２と、押下力センサを駆動するセンサ駆動部２０３と、押下力算出部２０５とを有している。ただし、駆動パターン記憶部２０１は、必ずしもタッチパネル装置２の一部である必要はない。駆動パターン記憶部２０１は、タッチパネル装置２と通信可能に接続された、外部の記憶装置であってもよい。

つまり、制御装置２００は、操作面２４における複数の領域と、複数の領域に対応し、複数の押下力センサ３０＿１〜３０＿ｎの複数の駆動パターンとを記憶する駆動パターン記憶部２０１と、複数の押下力算出方式からタッチ座標Ｔ１に対応する領域の駆動パターンを選択する駆動パターン決定部２０２と、複数の押下力センサの内の、選択された駆動パターンに従う押下力センサを駆動させるセンサ駆動部２０３と、選択された駆動パターンに従う押下力センサから出力されたセンサ信号に対応する検出値を用いて押下力を算出する押下力算出部２０５とを有している。

駆動パターン記憶部２０１は、タッチ座標Ｔ１に対応する押下力センサ３０＿１〜３０＿ｎの位置における反り上がり及び沈み込みを考慮した、押下力センサ３０＿１〜３０＿ｎの駆動パターンを記憶する。記憶される駆動パターンは、タッチ座標Ｔ１に対応して、押下力センサ３０＿１〜３０＿ｎの内の同時に駆動される、すなわち、並列駆動される押下力センサの組み合わせを示す。

駆動パターン決定部２０２は、座標検出部１０１で取得されたタッチ座標Ｔ１に基づいて、駆動パターン記憶部２０１に記憶されている複数の並列型駆動パターンの内の１つの並列型駆動パターンを選択し、読み込む。駆動パターン決定部２０２は、読み込んだ並列型駆動パターンをセンサ駆動部２０３に渡す。センサ駆動部２０３は、受け取った並列型駆動パターンに従って押下力センサ３０＿１〜３０＿ｎの内の並列型駆動パターンが指定する押下力センサを駆動する。

押下力算出部２０５は、並列駆動した押下力センサの検出値を受信する。押下力算出部２０５は、並列駆動した押下力センサの検出値を用いて押下力を算出する。

図１２（Ａ）から（Ｄ）は、実施の形態２に係るタッチパネル装置２における押下力センサ３０＿１〜３０＿ｎの駆動処理を示す図である。図１２（Ａ）及び（Ｃ）は、タッチパネル２３の操作面２４の中央部に押下力を付与した場合、図１２（Ｂ）及び（Ｄ）は、タッチパネル２３の操作面２４の隅部に押下力を付与した場合を示している。また、図１２（Ａ）及び（Ｂ）は、タッチパネル２３に沈み込みが発生する場合の押下力センサの並列駆動を示し、図１２（Ｃ）及び（Ｄ）は、タッチパネル２３に反り上がりが発生する場合の押下力センサの並列駆動を示す。

センサ駆動部２０３は、タッチ座標Ｔ１に対応する並列型駆動パターンに従って、押下力センサ３０＿１〜３０＿ｎの内のいくつかの押下力センサを並列駆動する。図１２（Ａ）は、沈み込みが起こる位置の（すなわち、センサ値が正数である）押下力センサ２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄを並列駆動させる例を示している。図１２（Ｂ）は、沈み込みが起こる位置の（すなわち、センサ値が正数である）押下力センサ２ｅ、２ｇ、２ｈを並列駆動させる例を示している。図１２（Ｃ）は、反り上がりが起こる位置の（すなわち、センサ値が負数である）押下力センサ２ｅ、２ｆ、２ｇ、２ｈを並列駆動させる例を示している。図１２（Ｄ）は、反り上がりが起こる位置の（すなわち、センサ値が負数である）押下力センサ２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｆを並列駆動させる例を示している。押下力算出部２０５は、並列駆動により得られた押下力センサの値を用いて押下力を算出する。押下力の算出は、例えば、図１２（Ａ）で検出された押下力から図１２（Ｃ）で検出された押下力を差し引く、又は、図１２（Ｂ）で検出された押下力から図１２（Ｄ）で検出された押下力を差し引く、などによって行われる。

図１３は、実施の形態２に係るタッチパネル装置２の制御装置２００が行う押下力の算出処理を示すフローチャートである。ステップＳ２００において、座標検出部１０１は、タッチパネル２３の操作面２４のタッチ点の位置を示すタッチ座標Ｔ１を取得する。

ステップＳ２０１において、駆動パターン決定部２０２は、ステップＳ２００で取得されたタッチ座標Ｔ１に基づいて、駆動パターン記憶部２０１に記憶されている複数の駆動パターンから対応する駆動パターンを選択し、読み込む。

ステップＳ２０２において、センサ駆動部２０３は、ステップＳ２０１で読み込まれた駆動パターンを用いて押下力センサ３０＿１〜３０＿ｎの内の複数の押下力センサを並列駆動する。精度の良い検出レンジで押下力を測定するために、並列駆動する押下力センサの個数を限定して選択してもよい。

ステップＳ２０３において、押下力算出部２０５は、ステップＳ２０２で押下力センサの並列駆動により検出された値に基づいて押下力を算出する。

押下力算出部２０５は、タッチ座標Ｔ１とは異なる要素（例えば、押下力の変化）によって押下力センサから出力されるセンサ信号の正負が変わる場合、同じタッチ座標にも関わらず一意に駆動パターンが決定しない。その場合、押下力算出部２０５は、押下力センサの正負を変化させる要因の値又は範囲とそれらに対応する駆動パターンのテーブルを作成して、記憶してもよい。

以上に説明したように、実施の形態２に係るタッチパネル装置２又は押下力算出方法を用いれば、タッチ座標Ｔ１に応じて押下力センサの駆動パターンを切り替え、押下力センサを並列に駆動させることで、押下力センサの精度を向上させることができる。また、押下力センサの検出回数を削減し検出負荷を低減させることができる。さらに、押下力算出方式として最適なものを使用するので、押下力の算出精度を向上させることができる。

《３》実施の形態３．
実施の形態３では、複数の押下力センサ３０＿１〜３０＿ｎの内の、タッチパネル２３に反り上がりが起こる位置の押下力センサを参照電極とし、タッチパネル２３に沈み込みが起こる位置の押下力センサを検出電極とし、差動駆動させることで外乱ノイズの影響を軽減する例を説明する。

図１４は、実施の形態３に係るタッチパネル装置３の構成を概略的に示す機能ブロック図である。図１４において、図４に示される構成要素と同一又は対応する構成要素には、図４に示される符号と同じ符号が付される。図１４に示されるように、タッチパネル装置３の制御装置３００は、座標検出部１０１と、押下力検出部１０２と、差動型駆動パターンを記憶する駆動パターン記憶部３０１と、駆動パターン記憶部３０１から差動型駆動パターンを読み込み、使用する駆動パターンを切り替える駆動パターン決定部３０２と、押下力センサを駆動するセンサ駆動部３０３と、押下力算出部３０５とを有している。ただし、駆動パターン記憶部３０１は、必ずしもタッチパネル装置３の一部である必要はない。駆動パターン記憶部３０１は、タッチパネル装置３と通信可能に接続された、外部の記憶装置であってもよい。

駆動パターン記憶部３０１は、タッチ座標Ｔ１に対応する押下力センサ３０＿１〜３０＿ｎの位置における反り上がり及び沈み込みを考慮した、押下力センサ３０＿１〜３０＿ｎの差動型駆動パターンを記憶する。記憶される差動型駆動パターンは、タッチ座標Ｔ１に対応して、押下力センサ３０＿１〜３０＿ｎの駆動の順番などを示す。

駆動パターン決定部３０２は、座標検出部１０１で取得されたタッチ座標Ｔ１に基づいて、駆動パターン記憶部３０１に記憶されている複数の駆動パターンの内の１つの駆動パターンを選択し、読み込む。駆動パターン決定部３０２は、読み込んだ駆動パターンをセンサ駆動部３０３に渡す。センサ駆動部３０３は、駆動パターンに従って押下力センサ３０＿１〜３０＿ｎを駆動する。

押下力算出部３０５は、差動駆動した押下力センサの検出値を受信する。押下力算出部３０５は、差動駆動した押下力センサの検出値を用いて押下力を算出する。

図１５（Ａ）及び（Ｂ）は、押下力センサ３０＿１〜３０＿ｎの差動駆動の例を示す図である。図１５（Ａ）は、タッチパネル２３の操作面２４の中央部に押下力を付与した場合、図１５（Ｂ）は、タッチパネル２３の操作面２４の隅部に押下力を付与した場合の例である。センサ駆動部３０３は、タッチ位置に対応する差動型駆動パターンに従って、押下力センサを駆動する。タッチパネル２３に反り上がりが起こる位置の（すなわち、センサ値が負数である）押下力センサのセンサ電極を参照電極とし、沈み込みが起こる位置の（すなわち、センサ値が正数の）押下力センサのセンサ電極を検出電極とし、参照電極を含むキャパシタの静電容量と検出電極を含むキャパシタの静電容量との差に基づいて押下力を算出する。

図１６は、実施の形態３に係るタッチパネル装置３の制御装置３００が行う押下力の算出処理を示すフローチャートである。ステップＳ３００において、座標検出部１０１は、タッチパネル２３の操作面２４のタッチ点の位置を示すタッチ座標Ｔ１を取得する。

ステップＳ３０１において、駆動パターン決定部３０２は、ステップＳ３００で取得されたタッチ座標Ｔ１に基づいて、駆動パターン記憶部３０１に記憶されている複数の差動型駆動パターンから対応する差動型駆動パターンを選択し、読み込む。

ステップＳ３０２において、センサ駆動部３０３は、ステップＳ３０１で読み込まれた差動型駆動パターンを用いて押下力センサ３０＿１〜３０＿ｎの内の駆動パターンに基づく押下力センサを差動駆動する。精度の良い検出レンジで押下力を測定するために、差動駆動する押下力センサの個数を限定して選択してもよい。

ステップＳ３０３において、押下力算出部３０５は、ステップＳ３０２で押下力センサの差動駆動により検出された値に基づいて押下力を算出する。

押下力算出部３０５は、タッチ座標Ｔ１とは異なる要素（例えば、押下力の変化）によって押下力センサの正負が変わると、同じタッチ座標であるにも関わらず、一意に差動型駆動パターンが決定しない場合がある。その場合、押下力算出部３０５は、押下力センサの正負を変化させる要因の値又は範囲とそれらに対応する差動型駆動パターンのテーブルを作成し、記憶してもよい。

以上に説明したように、実施の形態３に係るタッチパネル装置３又は押下力算出方法を用いれば、タッチ座標に応じて押下力センサの差動型駆動パターンを切り替えて、押下力センサを差動駆動させることで、外乱ノイズの影響をキャンセルすることができる。

また、反り上がりと沈み込みの差を検出することで、大きな変位を効率良くセンシングすることができる。

また、実施の形態２で述べた並列駆動と組み合わせることで、１回の押下力センサの検出でタッチパネル２３の操作面２４の全体の押下力の検出を行うことも可能である。

なお、実施の形態２と実施の形態３は、押下力センサの検出精度が上がるように並列駆動パターン又は差動パターンを組み合わせて、指位置に応じて効率的な押下力の検出をしてもよい。

《４》実施の形態４．
実施の形態４では、タッチパネル２３の操作面２４に１本の指が接触するタッチ操作であるシングルタッチ操作の場合とタッチパネル２３の操作面２４に複数本の指が接触するタッチ操作であるマルチタッチ操作を行う場合とで、押下力算出方式を切り替える。実施の形態４では、マルチタッチ操作時の押下力算出精度の低下を軽減する例が説明される。

図１７は、実施の形態４に係るタッチパネル装置４の構成を概略的に示す機能ブロック図である。図１７において、図４に示される構成要素と同一又は対応する構成要素には、図４に示される符号と同じ符号が付される。図１７に示されるように、タッチパネル装置４の制御装置４００は、座標検出部１０１と、押下力検出部１０２と、マルチタッチ判定部４０４と、算出方式記憶部４０６と、押下力算出部４０５とを有している。

つまり、制御装置４００は、操作面２４に押下力が付与されたときに、センサ信号に対応する複数の検出値を取得する押下力検出部１０２と、タッチ操作がシングルタッチ操作であるかマルチタッチ操作であるかを判定するマルチタッチ判定部４０４と、シングルタッチ操作が行われたときの押下力算出方式とマルチタッチ操作が行われたときの押下力算出方式とを記憶する算出方式記憶部４０６と、タッチ操作に応じて算出方式記憶部から押下力算出方式を選択し、選択された前記押下力算出方式と複数の検出値とを用いて押下力を算出する押下力算出部４０５とを備えている。ただし、算出方式記憶部４０６は、必ずしもタッチパネル装置４の一部である必要はない。算出方式記憶部４０６は、タッチパネル装置４と通信可能に接続された、外部の記憶装置であってもよい。

マルチタッチ判定部４０４は、操作面２４で行われたタッチ操作がシングルタッチ操作であるかマルチタッチ操作であるかを判定する。押下力算出部４０５は、マルチタッチ判定部４０４の判定結果と座標検出部１０１によって検出されたタッチ座標Ｔ１とに基づいて、算出方式記憶部４０６に記憶されている押下力算出方式のいずれかを選択し、読み込む。算出方式記憶部４０６は、押下力絶対値算出方式４０６ａとセンサ値の正負を考慮した押下力算出方式４０６ｂを記憶している。押下力算出方式４０６ｂは、タッチパネル２３に反り上がりが起こる位置の（すなわち、センサ値が負数である）押下力センサのセンサ値と、沈み込みが起こる位置の（すなわち、センサ値が正数である）押下力センサのセンサ値と、を考慮した算出方式である。

押下力絶対値算出方式４０６ａは、押下力センサ３０＿１〜３０＿ｎから出力されるセンサ信号Ｄ０＿１〜Ｄ０＿ｎの値であるセンサ値が正数であるか負数であるかを考慮しない押下力算出方式である。押下力絶対値算出方式４０６ａは、タッチ操作なし時又は前回のタッチ操作時の状態における押下力検出部１０２から出力された検出値からの各押下力センサの検出値の変化量の絶対値の和を押下力とする方法である。タッチ操作なし時又は前回のタッチ操作時の状態において押下力検出部１０２から出力されるセンサ値をｐ０_１〜ｐ０_ｎ、今回のタッチ操作時における押下力検出部１０２から出力される検出値をｐ１_１〜ｐ１_ｎ、変化量の絶対値を｜ｐ０_１−ｐ１_１｜、｜ｐ０_２−ｐ１_２｜、…、｜ｐ０_ｎ−ｐ１_ｎ｜としたときに、押下力ｆ_０（Ｐ）は、以下の式（２）で表される。

図１８は、タッチパネル装置４の制御装置４００が行う押下力算出の処理を示すフローチャートである。ステップＳ４００において、押下力検出部１０２は、全ての押下力センサ３０＿１〜３０＿ｎの検出値Ｄ１＿１〜Ｄ１＿ｎ（＝ｐ１_１〜ｐ１_ｎ）を取得する。

ステップＳ４０１において、マルチタッチ判定部４０４は、タッチ操作がシングルタッチ操作であるかマルチタッチ操作であるかを判定する。シングルタッチ操作の場合、処理はステップＳ４０２及びステップＳ４０３に進み、マルチタッチ操作の場合、処理はステップＳ４０４に進む。

ステップＳ４０２において、座標検出部１０１は、タッチ座標Ｔ１を取得する。次のステップＳ４０３において、押下力算出部４０５は、算出方式記憶部４０６に記憶されている、センサ値を考慮した押下力算出方式４０６ｂからステップＳ４０２において、取得されたタッチ座標を基に算出方式を読み込む。

処理がステップＳ４０１からＳ４０４に進んだ場合、押下力算出部４０５は、算出方式記憶部４０６に記憶されている押下力絶対値算出方式４０６ａを読み込む。

ステップＳ４０５において、押下力算出部４０５は、ステップＳ４００で検出された検出値Ｄ１＿１〜Ｄ１＿ｎと、ステップＳ４０３又はステップＳ４０４において、読み込んだ算出方式を用いて押下力を算出する。

図１９は、実施の形態４の変形例に係るタッチパネル装置４ａの構成を概略的に示す機能ブロック図である。図１９において、図１７に示される構成要素と同一又は対応する構成要素には、図１７に示される符号と同じ符号が付される。図１９に示されるように、タッチパネル装置４ａの制御装置４００ａは、座標検出部１０１と、押下力検出部１０２と、マルチタッチ判定部４０４と、算出方式記憶部４０６と、優先度決定部４０７と、押下力算出部４０５ａとを有している。例えば、優先度決定部４０７は、マルチタッチ操作が行われた場合、算出方式記憶部４０６に記憶されている押下力算出方式の選択又は押下力算出方式の生成のために用いられるタッチ座標として、複数のタッチ点の内のいずれのタッチ座標を用いるか、すなわち、いずれのタッチ点を優先するかを決定する。

マルチタッチ判定部４０４は、タッチ操作がシングルタッチ操作であるかマルチタッチ操作であるかを判定する。押下力算出部４０５ａは、マルチタッチ判定部４０４の判定結果と座標検出部１０１から出力されるタッチ座標Ｔ１とに基づいて各押下力センサに適用する押下力算出方式の優先度を決定する。押下力算出部４０５ａは、優先度決定部４０７が決定した押下力算出方式の優先度に基づいて、各押下力センサに適用する押下力算出方式を生成する。

図２０は、タッチパネル装置４ａの制御装置４００ａが行う押下力算出の処理を示すフローチャートである。ステップＳ４２０において、押下力検出部１０２は、全ての押下力センサ３０＿１〜３０＿ｎの検出値Ｄ１＿１〜Ｄ１＿ｎ（＝ｐ１_１〜ｐ１_ｎ）を取得する。ステップＳ４２１において、座標検出部１０１は、タッチ座標Ｔ１を取得する。

ステップＳ４２２〜Ｓ４２３のループ処理において、押下力算出部４０５ａは、各タッチ座標でステップＳ４２３を実施する。ステップＳ４２３において、押下力算出部４０５ａは、タッチ座標Ｔ１に対応する押下力算出方式を算出方式記憶部４０６から読み込む。

ステップＳ４２４において、マルチタッチ判定部４０４は、タッチ操作がシングルタッチ操作であるかマルチタッチ操作であるかを判定する。タッチ操作がマルチタッチ操作である場合、ステップＳ４２５〜Ｓ４２６のループ処理とステップＳ４２７の処理を実施する。ステップＳ４２５〜Ｓ４２６のループ処理では、優先度決定部４０７は、ステップＳ４２３で読み込んだ押下力算出方式の優先度を決める。優先度決定部４０７は、優先度を、例えば、各タッチ座標と押下力センサ３０＿ｊとの距離に基づいて決める。例えば、優先度決定部４０７は、例えば、タッチ座標と押下力センサ３０＿ｊとの距離が短いタッチ点の優先度を高くする。

ステップＳ４２７において、押下力算出部４０５ａは、ステップＳ４２３で読み込んだ押下力算出方式とステップＳ４２６で求めた優先度の高いタッチ座標とに基づいて押下力算出方式を生成する。つまり、生成された押下力算出方式では、押下力センサ３０＿ｊごとに、複数のタッチ点の内の最も近いタッチ座標に対応する押下力算出方式が適用されている。また、押下力算出方式は、押下力センサ３０＿ｊから各タッチ座標までの距離に応じた係数を、対応する押下力算出方式の計算式に掛けて、適用の度合いを変える方法であってもよい。

ステップＳ４２８において、押下力算出部４０５ａは、シングルタッチ操作の場合にはステップＳ４２３で読み込んだ算出方式を、マルチタッチ操作の場合にはステップＳ４２７で生成した算出方式を使い、ステップＳ４２０で検出された押下力センサの値に基づいて、押下力を算出する。

以上に説明したように、タッチパネル装置４若しくは４ａを用いれば、シングルタッチ操作の場合とマルチタッチ操作の場合で算出方式を切り替えることで、マルチタッチ操作時の押下力の算出精度の低下を抑制することができる。

《５》実施の形態５．
実施の形態５に係るタッチパネル装置５は、押下力センサ３０＿ｊの内側に追加の押下力センサ６０＿ｊを備え、タッチパネル２３のたわみ角を算出し、より正確に押下力を算出する。

図２１は、実施の形態５に係るタッチパネル装置５の構成を概略的に示す機能ブロック図である。図２１において、図４に示される構成要素と同一又は対応する構成要素には、図４に示される符号と同じ符号が付される。図２１に示されるように、タッチパネル装置５の制御装置５００は、座標検出部１０１と、押下力検出部５０２と、変位量推定部５０６と、押下力算出部５０５とを有している。押下力検出部５０２は、押下力の検出値に基づいて、沈み込みの度合（「沈み込み量」ともいう。）を検出する沈み込み検出部５０３と、押下力の検出値に基づいて、反り上がりの度合（「反り上がり量」ともいう。）を検出する反り上がり検出部５０４とを備える。

つまり、制御装置５００は、押下力検出部５０２から出力された複数の検出値に基づいてタッチパネル２３のたわみ角（すなわち、保護ガラス２２のたわみ角）を算出し、たわみ角とタッチ座標とに基づいてタッチパネル２３の変位量を算出する変位量推定部５０６と、変位量とタッチパネル２３の剛性とに基づいて押下力を算出する押下力算出部５０５とを備えている。

図２２は、タッチパネル２３、弾性部材３３、及び押下力センサ３０＿ｊ、６０＿ｊの構成を示す概略断面図である。図２３は、タッチパネル２３の操作面２４に押下力を付与したときの保護ガラス２２の形状を示す概略断面図である。図２２及び図２３において、図３（Ａ）に示される構成要素と同一又は対応する構成要素には、図３（Ａ）に示される符号と同じ符号が付される。

図２２に示されるように、タッチパネル装置５は、ＧＮＤ電極部３２に対向するようにタッチセンサ２０の下面に備えられたセンサ電極６１＿ｊを有する押下力センサ６０＿ｊを備えている。押下力センサ６０＿ｊは、押下力センサ３０＿ｊの内側に配置されている。外側の押下力センサ３０＿ｊの静電容量をＣｏ、内側の押下力センサ６０＿ｊの静電容量をＣｉと表記したときに、反り上がり検出部５０４は、例えば、静電容量Ｃｏ−Ｃｉに基づいてたわみ時の反り上がり量を算出することができる。また、沈み込み検出部５０３は、（Ｃｏ＋Ｃｉ）／２に基づいて弾性部材３３の沈み込み量を算出することができる。

図２３に示されるように、押下力センサ３０＿ｊ，６０＿ｊに基づいて算出した反り上がり量と沈み込み量に基づいて、たわみ角を計算し、タッチセンサ２０で検出されたタッチ位置とたわみ角とに基づいて、タッチ位置における変位量、すなわち、押し下がり量を推定する。推定したタッチ位置の変位量とタッチパネルの剛性に基づいて押下力を算出することが可能である。なお、図２３においては、２つの押下力センサ３０＿ｊ、６０＿ｊを１組としているが、押下力センサの個数及び配置は、図２３の例のものに限定されない。

図２４は、実施の形態５に係るタッチパネル装置５の制御装置５００が行う押下力の算出処理を示すフローチャートである。ステップＳ５００において、座標検出部１０１は、タッチ座標Ｔ１を取得する。ステップＳ５０１において、押下力検出部５０２は、全ての押下力センサ３０＿１〜３０＿ｎの検出値Ｄ１＿１〜Ｄ１＿ｎと全ての押下力センサ６０＿１〜６０＿ｎの検出値Ｄ２＿１〜Ｄ２＿ｎを取得する。

次に、ステップＳ５０２〜Ｓ５０４のループ処理が実行される。ステップＳ５０２において、変位量推定部５０６は、押下力センサ３０＿ｊの静電容量Ｃｏと押下力センサ６０＿ｊの静電容量ＣｉをセットとしてステップＳ５０３及びＳ５０４の処理を実施する。ステップＳ５０３において、ステップＳ５００で取得されたタッチ座標Ｔ１に基づいて押下力センサ３０＿ｊ，６０＿ｊのセット、すなわち、押下力センサ３０＿ｊと６０＿ｊとが反り上がっているか、沈み込んでいるかを推定する。ステップＳ５０４において、変位量推定部５０６は、ステップＳ５０３の推定結果に基づいて、反り上がりの場合は、反り上がり検出部５０４が反り上がりを算出し、沈み込みの場合は、沈み込み検出部５０３が沈み込みを算出する。ステップＳ５０６において、変位量推定部５０６は、ステップＳ５０４で算出した反り上がり量と沈み込み量に基づいてたわみ角を算出し、タッチ座標の変位量を推定する。

ステップＳ５０６において、押下力算出部５０５は、ステップＳ５０５で推定したタッチ座標Ｔ１における変位量とタッチパネル２３の剛性に基づいて押下力を算出する。

以上に説明したように、実施の形態５に係るタッチパネル装置５又は押下力算出方法を用いれば、押下力センサ３０＿１〜３０＿ｎに加えて押下力センサ６０＿１〜６０＿ｎを配置し、タッチパネル２３のたわみに基づいてタッチ座標Ｔ１における変位量を求め、タッチパネル２３の剛性に基づいて押下力を算出することで、正確な押下力を求めることができる。

なお、静電容量Ｃｉを検出する押下力センサ６０＿１〜６０＿ｎは、弾性部材３３の内側に配置してもよい。

《６》実施の形態６．
実施の形態６に係るタッチパネル装置６は、タッチパネル装置６の状態に応じて押下力算出方式を切り替える。タッチパネル装置６の状態は、例えば、タッチパネル装置６がサイドマウント型の装置であるか、コンプレッションマウント型の装置であるかである。

図２５は、実施の形態６に係るタッチパネル装置６の構成を概略的に示す機能ブロック図である。図２５において、図４に示される構成要素と同一又は対応する構成要素には、図４に示される符号と同じ符号が付される。図２５に示されるように、タッチパネル装置６の制御装置６００は、座標検出部１０１と、押下力検出部１０２と、タッチパネル装置６の設置状態を推定する設置状態推定部６０３と、予め押下力算出方式を記憶する算出方式記憶部６０６と、押下力を算出する押下力算出部６０５とを有している。ただし、算出方式記憶部６０６は、必ずしもタッチパネル装置６の一部である必要はない。算出方式記憶部６０６は、タッチパネル装置６と通信可能に接続された、外部の記憶装置であってもよい。

つまり、制御装置６００は、タッチ操作の位置を示すタッチ座標Ｔ１を取得する座標検出部１０１と、操作面２４に押下力が付与されたときに、センサ信号に対応する複数の検出値を取得する押下力検出部１０２と、複数の検出値Ｄ１＿ｊに基づいてタッチパネル２３が設置されているフレーム部の状態を推定する設置状態推定部６０３と、設置状態推定部６０３が推定したタッチパネル２３が設置されているフレーム部の状態とタッチ座標Ｔ１とに基づく押下力算出方式を用いて押下力を算出する押下力算出部６０５とを備えている。

図２６は、実施の形態６に係るタッチパネル装置６を示す概略断面図である。図６は、タッチパネル装置６における押下力センサ３０＿ｊ，７０＿ｊ，８０＿ｊの配置の例を示す概略断面図である。ｊは、１以上ｎ以下の整数である。タッチパネル装置６では、タッチセンサ２０の上部に押下力センサ８０＿ｊが配置され、タッチセンサ２０の下部に押下力センサ３０＿ｊ，７０＿ｊが配置される。

押下力センサ８０＿ｊは、保護ガラス２２の下部に設けられたＧＮＤ電極部３２ａと、タッチセンサ２０の上部に設けられたセンサ電極部８１＿ｊとから構成される。ＧＮＤ電極部３２ａとセンサ電極部８１＿ｊとは、接着剤２１の厚さに相当する間隔をあけて互いに向き合うように配置されている。押下力センサ８０＿ｊは、センサ電極部８１＿ｊとＧＮＤ電極部３２ａとの距離と、センサ電極部８１＿ｊの面積と、電極間の比誘電率とに応じた値の静電容量Ｃｕを有している。

押下力センサ３０＿ｊは、液晶パネル４０の上部に設けられたＧＮＤ電極部３２と、タッチセンサ２０の下部に設けられたセンサ電極部３１＿ｊとから構成される。センサ電極部３１＿ｊは、弾性部材３３の外側に配置されている。ＧＮＤ電極部３２とセンサ電極部３１＿ｊとは、弾性部材３３の厚さ及び反り上がりに応じて変化する間隔をあけて配置されている。押下力センサ３０＿ｊは、センサ電極部３１＿ｊとＧＮＤ電極部３２との距離と、センサ電極部３１＿ｊの面積と、電極間の比誘電率とに応じた値の静電容量Ｃｏを有している。

押下力センサ７０＿ｊは、液晶パネル４０の上部に設けられたＧＮＤ電極部３２と、タッチセンサ２０の下部に設けられたセンサ電極部７１＿ｊとから構成される。センサ電極部７１＿ｊは、弾性部材３３の内側に配置されている。ＧＮＤ電極部３２とセンサ電極部７１＿ｊとは、弾性部材３３の厚さ及び沈み込みに応じて変化する間隔をあけて配置されている。押下力センサ７０＿ｊは、センサ電極部７１＿ｊとＧＮＤ電極部３２との距離と、センサ電極部７１＿ｊの面積と、電極間の比誘電率とに応じた値の静電容量Ｃｉを有している。

図２７は、タッチパネル装置６を示す概略平面図である。弾性部材３３は、タッチパネル２３をＧＮＤ電極部３２に支持している。ＧＮＤ電極部３２は、例えば、押下力センサ３０＿１〜３０＿ｎ、７０＿１〜７０＿ｎを覆うように配置される。仮に液晶パネル４０上に配置されたタッチセンサ２０をＧＮＤ電極部３２で覆うと、タッチ操作に対するタッチセンサ２０の検出感度に影響がある。このため、タッチセンサ２０の外側にＧＮＤ電極部３２を備え、ＧＮＤ電極部３２と重ならない領域にタッチセンサ２０を備えることが望ましい。

また、押下力センサ３０＿ｊ，７０＿ｊ，８０＿ｊは、図２７に示されるように、複数箇所に配置されることが望ましい。押下力センサ３０＿ｊ，７０＿ｊ，８０＿ｊのセンサ電極部３１＿ｊ，７１＿ｊ，８１＿ｊは、タッチセンサ２０内のタッチ位置検出用の電極を同様に、タッチセンサ２０内に備えられてもよい。押下力センサのセンサ電極部３１＿ｊ，７１＿ｊ，８１＿ｊは、例えば、透明電極であるＩＴＯ（酸化インジウムスズ）又は金属の微細配線などのパターンを生成するプロセスによって形成されてもよい。

図２８は、実施の形態６に係るタッチパネル装置６をコンプレッションマウントしたときの状態を示す概略断面図である。図２９は、図２８のタッチパネル装置６の操作面２４に押下力を付与したときの状態を示す概略断面図である。コンプレッションマウントは、フラットなディスプレイデザインを実現する上で採用される設置方法である。この場合、保護ガラス２２の一部がタッチパネル装置のＧＮＤ電極部３２の外側まで伸びていて、フレーム部を構成する支持体３４によって支えられるようにタッチパネル２３は、設置されている。

タッチパネル２３の操作面２４で押し込み操作が行われると、タッチパネル２３及び押下力センサ３０＿ｊ，７０＿ｊ，８０＿ｊは、図２９に示されるように変形する。このとき、保護ガラス２２は、支持体３４に支えられ、押下力によりたわむような変形が発生する。その結果、保護ガラス２２は、大きくたわみ、押下力センサ８０＿ｊの静電容量Ｃｕが最も大きく変化する。タッチパネル２３の底側からの反力は、得られないため、接着剤２１、弾性部材３３など柔軟性を持つ素材よりも下側に重なる部材の変形は小さくなる傾向がある。このため、たわみによって発生する押下力センサ３０＿ｊの静電容量Ｃｏの変化及び押下力センサ７０＿ｊの静電容量Ｃｉの変化は、たわみによって発生する押下力センサ８０＿ｊの静電容量Ｃｕに比べて小さくなる。そして、弾性部材３３の沈みは、ほとんど発生せず、弾性部材３３が支点として働き、押下力センサ３０＿ｊのたわみに伴う反り上がり、又は、押下力センサ７０＿ｊのたわみに伴う沈み込みを受けて、静電容量（Ｃｏ＋Ｃｉ）の変化量は非常に小さくなる。

以上に説明したように、設置状態推定部６０３は、操作面２４の押し込みによる静電容量Ｃｕ、Ｃｏ、Ｃｉの変化量ΔＣｕ、ΔＣｏ、ΔＣｉが、ΔＣｕ＞ΔＣｏ且つΔＣｕ＞ΔＣｉを満たす場合、タッチパネル装置６は、コンプレッションマウントで設置されているものと判断する。

図３０は、実施の形態６に係るタッチパネル装置６をサイドマウントしたときの状態を示す概略断面図である。図３１は、図３０のタッチパネル装置６の操作面２４に押下力を付与したときの状態を示す概略断面図である。サイドマウントでは、液晶パネル４０の外枠を構成するＧＮＤ電極部３２の側面を両側からフレーム部で挟み込むような形で、もしくは、フレーム部がタッチパネル２３を支えるような形で、タッチパネル装置が設置される。タッチパネル２３の操作面２４で押し込み操作が行われると、タッチパネル２３及び押下力センサ３０＿ｊ，７０＿ｊ，８０＿ｊは、図３１に示されるように変形する。このとき、ＧＮＤ電極部３２が支えとなり押圧に対する反力が発生する。これに伴い、弾性部材３３が変形し、弾性部材３３を支点にしてタッチセンサ２０と保護ガラス２２が同時にたわむ。このとき、タッチセンサ２０のたわみ量と保護ガラス２２のたわみ量との間で大きな違いが発生しないため、押下力センサ８０＿ｊの静電容量Ｃｕはほとんど変化しない。すなわち、ΔＣｕ≒０である。一方で、弾性部材３３は沈み込み、タッチセンサ２０はたわむため、押下力センサ７０＿ｊの静電容量Ｃｉは、沈み込みとたわみの両方の発生によって、大きくなる。

以上に説明したように、設置状態推定部６０３は、操作面２４の押し込みによる静電容量Ｃｕ、Ｃｏ、Ｃｉの変化量ΔＣｕ、ΔＣｏ、ΔＣｉが、ΔＣｕ＞ΔＣｏ且つΔＣｕ≒０を満たす場合、タッチパネル装置６は、サイドマウントで設置されているものと判断する。

コンプレッションマウントされたタッチパネル装置では、たわみが変形の主体であり、サイドマウントされたタッチパネル装置では、たわみと沈み込みの組み合わせが変形に現れる。したがって、サイドマウント時には、押下力算出部６０５は、実施の形態１の方法で押下力を算出するか、もしくは、実施の形態５の方法で押下力を算出することができる。一方、コンプレッションマウント時には、押下力算出部６０５は、たわみの支点及び作用点の関係上、端部に近づくほど押下力の検出値が小さくなり、中央部に近づくほど押下力の検出値が高くなる。このため、式（１）の係数ｋ_１，ｋ_２，…，ｋ_ｎをタッチ位置に応じて異ならせることで、高精度な押下力の算出が可能となる。

なお、実施の形態６では、３つの押下力センサ３０＿ｊ，７０＿ｊ，８０＿ｊを複数箇所に配置した例を説明したが、コンプレッションマウントの判定に必要な押下力センサ８０＿ｊ又はサイドマウントの判定に必要な押下力センサ３０＿ｊ，７０＿ｊ、のいずれか一方を配置してもよい。

また、液晶パネル４０の中央部又は側面に歪みゲージのような感度の高い押下力センサを配置し、たわみをセンシングしてもよい。また、弾性部材３３の下に圧電素子などを設置し弾性部材３３に加わる押下力をセンシングしてもよい。

また、コンプレッションマウント時にたわみをセンシングするための押下力センサ、サイドマウント時に弾性部材３３の変形をセンシングするための押下力センサを検出しやすい位置に配置し、制御装置６００は、感度値の比較の結果に基づいて、押下力算出方式を切り替えてもよい。

《７》変形例．
図８及び図９に示される押下力算出方式の決定処理は、実施の形態２から６にも適用可能である。

また、上記実施の形態１から６のタッチパネル装置１から６の構成を適宜組み合わせることが可能である。

１，２，３，４，４ａ，５，６ タッチパネル装置、 ２０ タッチセンサ、 ２１ 接着剤、 ２２ 保護ガラス、 ２３ タッチパネル、 ２４ 操作面、 ３０＿１〜３０＿ｎ，３０＿ｊ 押下力センサ、 ３２，３２ａ ＧＮＤ電極部、 ３３ 弾性部材、
４０ 液晶パネル、 ４１ 基板、 ５１ プロセッサ、 ５２ メモリ、 ６０＿１〜６０＿ｎ，６０＿ｊ 押下力センサ、 ７０＿１〜７０＿ｎ，７０＿ｊ 押下力センサ、 ８０＿１〜８０＿ｎ，８０＿ｊ 押下力センサ、 １００，２００，３００，４００，４００ａ，５００，６００ 制御装置、 １０１ 座標検出部、 １０２ 押下力検出部、 １０３ 算出方式生成部、 １０４ 算出方式記憶部、 １０５ 押下力算出部、
２０１，３０１ 駆動パターン記憶部、 ２０２，３０２ 駆動パターン決定部、 ２０３，３０３ センサ駆動部、 ２０５，３０５，４０５ａ，５０５，６０５ 押下力算出部、 ４０４ マルチタッチ判定部、 ４０６，６０６ 算出方式記憶部、 ４０７ 優先度決定部、 ５０２ 押下力検出部、 ５０６ 変位量推定部、 ６０３ 設置状態推定部。

本発明は、タッチパネル装置、押下力算出方法、及び押下力算出プログラムに関する。

タッチパネルの操作面で行われたタッチ操作の位置を示すタッチ座標とタッチ操作によって操作面に付与された押下力とを検出することができるタッチパネル装置が提案されている。例えば、特許文献１を参照。このタッチパネル装置は、タッチ座標と、押下力と、検出部の複数の電極に生じる複数の電圧（「電圧パターン」ともいう。）との対応関係を示すデータを予め記憶している。このタッチパネル装置は、タッチパネルの操作面でタッチ操作が行われときに、予め記憶されているデータを用いて押下力を求める。

特開２０１６−００６６８３号公報（例えば、段落００５７）

しかしながら、予め記憶するデータの数には限界があるので、上記タッチパネル装置は、タッチ操作によって操作面に付与された押下力を高い精度で検出することができない。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、タッチ操作の押下力を高い精度で検出することを可能にするタッチパネル装置、押下力算出方法、及び押下力算出プログラムを提供することを目的とする。

本発明の一態様に係るタッチパネル装置は、タッチ操作が行われる操作面を有するタッチパネルと、前記タッチパネルを支持する弾性部材と、前記操作面に付与される押下力によって前記タッチパネルに沈み込みが生じる位置に配置され、前記押下力に応じた第１のセンサ信号を出力する第１の押下力センサと、前記操作面に付与される押下力によって前記タッチパネルに反り上がりが生じる位置に配置され、前記押下力に応じた第２のセンサ信号を出力する第２の押下力センサと、前記タッチ操作の位置を示すタッチ座標を取得する座標検出部と、前記操作面に押下力が付与されたときに、前記第１のセンサ信号及び前記第２のセンサ信号に対応する複数の検出値を取得する押下力検出部と、前記操作面における複数の領域と、前記複数の領域に対応し、予め定められた複数の押下力算出方式とを記憶する算出方式記憶部から前記複数の押下力算出方式を読み込み、前記複数の押下力算出方式から前記タッチ座標に対応する領域の押下力算出方式を選択し、選択された前記押下力算出方式と前記複数の検出値とを用いて前記押下力を算出する押下力算出部とを有することを特徴とする。

本発明によれば、タッチ操作の押下力を高い精度で検出することができる

本発明の実施の形態１に係るタッチパネル装置のハードウェア構成の一例を示す図である。 実施の形態１におけるタッチパネル装置を示す概略平面図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、実施の形態１に係るタッチパネル装置を図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線で切る概略断面図である。 実施の形態１に係るタッチパネル装置の構成を概略的に示す機能ブロック図である。 実施の形態１におけるタッチパネルの操作面に押下力を付与したときにおけるタッチパネル、弾性部材、及び押下力センサの状態を示す概略断面図である。 タッチパネルの保護ガラスの中央部に押下力を付与したときにおける保護ガラスの形状のシミュレーションの結果を示す図である。 タッチパネルの保護ガラスの１つの隅部に押下力を付与したときにおける保護ガラスの形状のシミュレーションの結果を示す図である。 実施の形態１に係るタッチパネル装置に関する押下力算出方式の生成のためのシミュレーションに用いられる複数の座標の例を示す平面図である。 実施の形態１に係るタッチパネル装置に関する押下力算出方式の生成のための処理を示すフローチャートである。 実施の形態１に係るタッチパネル装置の制御装置が行う押下力の算出処理を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態２に係るタッチパネル装置の構成を概略的に示す機能ブロック図である。 （Ａ）から（Ｄ）は、実施の形態２に係るタッチパネル装置における押下力センサの駆動処理を示す図である。 実施の形態２に係るタッチパネル装置の制御装置が行う押下力の算出処理を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態３に係るタッチパネル装置の構成を概略的に示す機能ブロック図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、実施の形態３に係るタッチパネル装置における押下力の算出処理を示す図である。 実施の形態３に係るタッチパネル装置の制御装置が行う押下力の算出処理を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態４に係るタッチパネル装置の構成を概略的に示す機能ブロック図である。 実施の形態４に係るタッチパネル装置の制御装置が行う押下力の算出処理を示すフローチャートである。 実施の形態４の変形例に係るタッチパネル装置の構成を概略的に示す機能ブロック図である。 図１９のタッチパネル装置の制御装置が行う押下力の算出処理を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態５に係るタッチパネル装置の構成を概略的に示す機能ブロック図である。 実施の形態５におけるタッチパネルを示す概略断面図である。 実施の形態５におけるタッチパネルの操作面に押下力が付与されたときの保護ガラスの状態を示す概略断面図である。 実施の形態５に係るタッチパネル装置の制御装置が行う押下力の算出処理を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態６に係るタッチパネル装置の構成を概略的に示す機能ブロック図である。 実施の形態６に係るタッチパネル装置を示す概略断面図である。 実施の形態６に係るタッチパネル装置を示す概略平面図である。 実施の形態６に係るタッチパネル装置をコンプレッションマウントしたときの状態を示す概略断面図である。 図２８のタッチパネル装置の操作面に押下力を付与したときの状態を示す概略断面図である。 実施の形態６に係るタッチパネル装置をサイドマウントしたときの状態を示す概略断面図である。 図３０のタッチパネル装置の操作面に押下力を付与したときの状態を示す概略断面図である。

以下に、本発明の実施の形態に係るタッチパネル装置、押下力算出方法、及び押下力算出プログラムを、図面を参照しながら説明する。以下の実施の形態は、例にすぎず、本発明の範囲内で種々の変更が可能である。

《１》実施の形態１．
《１−１》構成
図１は、実施の形態１に係るタッチパネル装置１のハードウェア構成の例を示す図である。タッチパネル装置１は、タッチパネルの操作面で行われたタッチ操作の位置を示すタッチ座標とタッチ操作によって操作面に付与された押下力とを検出することができる。タッチパネル装置１は、取得されたタッチ座標と検出された押下力とに基づいて、タッチ操作の内容を判定する。

図１に示されるように、タッチパネル装置１は、タッチセンサ２０と、複数の押下力センサ３０＿１〜３０＿ｎと、ディスプレイとしての液晶パネル４０と、制御装置１００とを有している。ｎは、正の整数である。なお、押下力センサ３０＿１〜３０＿ｎの位置及び個数以外に関しては、後述する実施の形態２から６に係るタッチパネル装置のハードウェア構成も、図１のものと同様である。

タッチセンサ２０の表面には接着剤（後述の図３（Ａ）における２１）によって保護ガラス（後述の図３（Ａ）における２２）が貼り付けられている。タッチセンサ２０、接着剤２１、及び保護ガラス２２は、タッチパネル（後述の図３（Ａ）における２３）を構成する。タッチパネル２３は、ユーザによってタッチ操作が行われる操作面（後述の図３（Ａ）における２４）を有している。操作面２４は、保護ガラス２２の表面である。

液晶パネル４０は、タッチセンサ２０と重なるように配置された液晶ディスプレイである。液晶パネル４０は、制御装置１００によって制御されて、操作用画面などを表示する。操作用画面は、アイコンなどの操作部品であるオブジェクトを含むユーザインタフェース（ＵＩ）画面である。

タッチセンサ２０は、例えば、操作面２４における導体の接触箇所の静電容量が変化する静電容量式のタッチセンサである。タッチセンサ２０は、タッチ操作に対応する位置情報であるタッチ情報Ｔ０を制御装置１００に出力する。導体は、ユーザの指、ユーザが手に持つタッチペンなどの操作補助具、などである。ただし、タッチセンサ２０は、静電容量式以外のタッチセンサであってもよい。

ユーザによってタッチパネル２３の操作面２４に対して押下力が付与されると、押下力センサ３０＿１〜３０＿ｎは、タッチパネル２３の操作面２４に付与された押下力に応じた電気信号であるセンサ信号Ｄ０＿１〜Ｄ０＿ｎを制御装置１００に出力する。なお、任意の１つの押下力センサを示す場合には、「押下力センサ３０＿ｊ」とも表記する。また、任意の１つのセンサ信号を示す場合には、「センサ信号Ｄ０＿ｊ」とも表記する。ｊは、１以上ｎ以下の整数である。

制御装置１００は、情報処理部としてのプロセッサ５１と、情報を記憶する記憶部としてのメモリ５２とを有している。制御装置１００は、例えば、コンピュータである。メモリ５２には、プログラムがインストールされている。プログラムは、例えば、ネットワークを経由して又は情報を記憶する記憶媒体からインストールされる。プログラムは、後述される押下力算出方法を実施するための押下力算出プログラムを含んでもよい。プロセッサ５１は、メモリ５２に記憶されているプログラムを実行することにより、タッチパネル装置１の全体の動作を制御する。制御装置１００の全体又は一部は、半導体集積回路からなる制御回路で構成されてもよい。メモリ５２は、半導体記憶装置、ハードディスク装置、取り出し可能な記録媒体に情報を記録する装置などの各種の記憶装置を含んでもよい。

制御装置１００は、タッチパネル２３の操作面２４で入力されたタッチ操作に対応する処理を行う。制御装置１００は、予め決められた閾値未満の押下力でタッチパネル２３の操作面２４に触れるタッチ操作と、この閾値以上の押下力でタッチパネル２３の操作面２４に触れるタッチ操作（「押し込みタッチ操作」又は「押し込み操作」ともいう。）とを識別することができる。具体的に言えば、制御装置１００は、タッチパネル２３の操作面２４で入力されたタッチ操作に対応するタッチセンサ２０における静電容量の変化に基づくタッチ情報Ｔ０と、操作面２４に付与された押下力に対応して押下力センサ３０＿１〜３０＿ｎから出力されるセンサ信号Ｄ０＿１〜Ｄ０＿ｎとに基づく処理を行う。例えば、制御装置１００は、タッチパネル２３の操作面２４で入力されたタッチ操作に対応する制御信号を、タッチパネル装置１に接続された他の機器又はタッチパネル装置１と通信可能な他の機器に送信する。他の機器は、制御対象機器であり、例えば、生産設備、車両、又は家電機器、などである。

図２は、実施の形態１に係るタッチパネル装置１を示す概略平面図である。図３（Ａ）及び（Ｂ）は、実施の形態１に係るタッチパネル装置１を図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線で切る概略断面図である。図３（Ａ）は、タッチ操作が行われていない状態を示し、図３（Ｂ）は、タッチ操作によって操作面２４に押下力が付与されている状態を示す。

図示されるように、タッチパネル装置１は、液晶パネル４０と一体に構成された基板４１と、液晶パネル４０に重なるようにタッチパネル２３を支持する弾性部材３３と、押下力センサ３０＿ｊ（ｊ＝１，２，…，ｎ）とを有している。押下力センサ３０＿ｊは、タッチセンサ２０（すなわち、タッチパネル２３側）に配置された第１の電極としてのセンサ電極部３１＿ｊと、センサ電極部３１＿ｊに対向して液晶パネル４０側（すなわち、タッチパネル装置１の筐体側）に配置された、フレームＧＮＤ（すなわち、グランド電位）に接続されたＧＮＤ電極部３２とを有している。図２では、センサ電極部３１＿ｊが、タッチセンサ２０の４つの隅部と４つの辺の中央に備えられている。ただし、センサ電極部３１＿１〜３１＿ｎの位置、個数、及び形状は、図２の例のものに限定されない。

弾性部材３３は、タッチパネル２３を支持している。弾性部材３３は、分割された複数の部分から構成されてもよい。基板４１は、タッチパネル装置１の筐体に固定されている。また、タッチパネル２３の平面形状は、四角形以外の形状であってもよい。

図３（Ｂ）に示されるように、タッチパネル２３の操作面２４に導体が接触しているときには、タッチセンサ２０の導体の接触箇所の静電容量が変化する。制御装置１００は、タッチセンサ２０の各位置における静電容量を検出し、導体の接触箇所の位置、すなわち、タッチセンサ２０における２次元座標を示すタッチ座標を取得する。制御装置１００は、タッチパネル２３の操作面２４の各位置、すなわち、タッチセンサ２０の各位置における静電容量に基づいて操作面２４における導体の接触箇所の位置を示す位置座標であるタッチ座標を算出する。導体の接触箇所は、例えば、静電容量が予め定められた基準容量より大きい箇所である。導体の接触箇所の位置を示すタッチ座標は、「静電容量座標」とも言う。

また、図３（Ｂ）に示されるように、タッチパネル２３の操作面２４に押下力が付与されているときには、弾性部材３３が圧縮され、操作面２４に加えられた押下力は、押下力センサ３０＿１〜３０＿ｎによって検出される。押下力センサ３０＿１〜３０＿ｎは、押下力によって変化する静電容量を検出し、静電容量に基づくセンサ信号Ｄ０＿１〜Ｄ０＿ｎを出力する。図３（Ｂ）に示されるように、押し込みによって、弾性部材３３が弾性変形して薄くなると、押下力センサ３０＿ｊのセンサ電極部３１＿ｊで検出される静電容量Ｃｏは増加する。また、図３（Ａ）に示されるように、押下力の付与を止めることによって、弾性部材３３が元の状態に復元して厚くなると、押下力センサ３０＿ｊのセンサ電極部３１＿ｊで検出される静電容量Ｃｏは減少して初期値に戻る。図３（Ａ）及び（Ｂ）に示されるように、押下力センサ３０＿ｊは、初期状態における電極間距離ｄ０と弾性部材３３が圧縮されたときの電極間距離ｄ１との差、すなわち、変位（ｄ０−ｄ１）に応じた値を示すセンサ信号Ｄ０＿ｊを出力する。電極間距離は、センサ電極部３１＿ｊとＧＮＤ電極部３２との間の距離である。

押下力センサ３０＿１〜３０＿ｎは、操作面２４に付与された押下力と押下力が付与された押圧位置とに応じたセンサ信号Ｄ０＿１〜Ｄ０＿ｎを出力する。制御装置１００は、押下力センサ３０＿１〜３０＿ｎから出力されるセンサ信号Ｄ０＿１〜Ｄ０＿ｎと、タッチセンサ２０から出力されたタッチ情報Ｔ０と、押下力を算出するために予め記憶されている複数の押下力算出方式を示す情報の１つとを用いて、押下力を算出する。なお、「押下力算出方式」は、単に「算出方式」ともいう。また、制御装置１００は、センサ信号Ｄ０＿１〜Ｄ０＿ｎに基づいてタッチパネル２３の操作面２４における押圧位置を示す位置座標を算出することもできる。

押下力センサ３０＿１〜３０＿ｎは、静電容量式のものに限定されない。押下力センサ３０＿１〜３０＿ｎは、タッチパネル２３の操作面２４に押下力を付与したときにタッチパネル２３の微小な歪みをセンシングする歪みセンサ、押下力に応じた電圧信号を発生する圧電センサなど、であってもよい。

図４は、実施の形態１に係るタッチパネル装置１の構成を概略的に示す機能ブロック図である。図４において、図１に示される構成要素と同一又は対応する構成要素には、図１に示される符号と同じ符号が付される。図４に示されるように、制御装置１００は、座標検出部１０１と、押下力検出部１０２と、タッチパネル２３の複数の領域ごとの押下力算出方式を生成する算出方式生成部１０３と、複数の押下力算出方式を示す情報（以下「算出方式情報」という。）を記憶する算出方式記憶部１０４と、算出方式記憶部１０４から複数の複数の押下力算出方式を読み込み、複数の算出方式情報の内の１つを用いて押下力を算出する押下力算出部１０５とを有している。ただし、算出方式記憶部１０４は、必ずしもタッチパネル装置１の一部である必要はない。算出方式記憶部１０４は、タッチパネル装置１と通信可能に接続された、外部の記憶装置であってもよい。

つまり、制御装置１００は、タッチパネル２３の操作面２４におけるタッチ操作の位置を示すタッチ座標Ｔ１を取得する座標検出部１０１と、操作面２４に押下力が付与されたときに、センサ信号に対応する複数の検出値Ｄ１＿１〜Ｄ１＿ｎを取得する押下力検出部１０２と、操作面２４における複数の領域と、複数の領域に対応し、予め定められた複数の押下力算出方式とを記憶する算出方式記憶部１０４と、複数の押下力算出方式からタッチ座標Ｔ１に対応する領域の押下力算出方式を選択し、選択された押下力算出方式と複数の検出値Ｄ１＿１〜Ｄ１＿ｎとを用いて押下力を算出する押下力算出部１０５とを備えている。

座標検出部１０１は、タッチ操作によってタッチセンサ２０から出力される信号であるタッチ情報Ｔ０に基づく座標情報であるタッチ座標Ｔ１を生成する。具体的に言えば、座標検出部１０１は、タッチセンサ２０の各位置における静電容量を検出することで、タッチパネル２３の操作面２４への導体の接触の有無を検出する。座標検出部１０１は、静電容量の検出値が予め定められた閾値容量より大きい領域である導体の接触箇所の座標を示すタッチ座標Ｔ１を算出する。座標検出部１０１は、タッチ座標Ｔ１を押下力算出部１０５などに提供する。

押下力検出部１０２は、タッチ操作によってタッチパネル２３の操作面２４に付与された押下力に基づく検出値Ｄ１を出力する。具体的に言えば、押下力検出部１０２は、押下力センサ３０＿１〜３０＿ｎから出力されるセンサ信号Ｄ０＿１〜Ｄ０＿ｎを受け取り、センサ信号Ｄ０＿１〜Ｄ０＿ｎに基づく検出値Ｄ１＿１〜Ｄ１＿ｎを出力する。

算出方式生成部１０３は、タッチパネル２３のたわみ及び弾性部材３３の沈み込みの特徴に基づくシミュレーションによって複数の押下力算出方式を示す複数の算出方式情報を生成する。押下力算出方式の例は、式（１）として後述される。複数の算出方式情報の各々は、例えば、式（１）における係数ｋ_１〜ｋ_ｎの値の組である。また、算出方式生成部１０３は、複数の押下力算出方式に対応する複数の領域を決定する。複数の領域は、タッチセンサ２０を分割することによって得られた領域である。複数の領域の各々は、その領域において、予め決められた目標精度を満たす押圧力を算出することができる押下力算出方式と対応付けられて、算出方式記憶部１０４に記憶される。つまり、算出方式生成部１０３は、タッチセンサ２０の複数の領域と、複数の領域の各々に対応する押下力算出方式とを、算出方式記憶部１０４に記憶させる。

押下力算出部１０５は、座標検出部１０１で取得されたタッチ座標Ｔ１に基づいて、算出方式記憶部１０４に記憶されている複数の押下力算出方式からタッチ座標Ｔ１に対応する領域の押下力算出方式を選択して、読み込む。押下力算出部１０５は、押下力検出部１０２で検出された複数の検出値Ｄ１＿１〜Ｄ１＿ｎと選択された押下力算出方式とに基づいて、押下力を算出する。

図５は、実施の形態１におけるタッチパネル２３の操作面２４に押下力を付与したときにおけるタッチパネル２３、弾性部材３３、及び押下力センサ３０＿ｊの状態を示す概略断面図である。ＧＮＤ電極部３２は、液晶パネル４０に取り付けられている。押下力センサ３０＿ｊの内側に配置された弾性部材３３の上面はタッチセンサ２０に接着されており、弾性部材３３の下面はＧＮＤ電極部３２に接着されている。弾性部材３３は、弾性を有しており、保護ガラス２２を押し込むことで弾性部材３３が圧縮されて沈み込むと、押下力センサ３０＿ｊのセンサ電極部３１＿ｊとＧＮＤ電極部３２との間の距離が短くなり、押下力センサ３０＿ｊの静電容量Ｃｏが増加する。また、保護ガラス２２を押し込むことで保護ガラス２２、接着剤２１、及びタッチセンサ２０によって構成されるタッチパネル２３にたわみが発生し、タッチパネル２３の端部付近で反り上がりが発生することによりセンサ電極部３１＿ｊとＧＮＤ電極部３２との間の距離が多少増加する。したがって、反り上がりが発生した場合には、反り上がりが発生しない場合に比べ、押下力センサ３０＿ｊの静電容量Ｃｏが多少減少する。また、反り上がりの程度は、押下力が付与される位置に応じて異なるので、反り上がりが静電容量Ｃｏに与える影響の大きさも、押下力が付与される位置に応じて異なる。

図６は、タッチパネル２３の保護ガラス２２の中央部に押下力を付与したときにおける保護ガラス２２の形状のシミュレーションの結果を示す図である。図６は、タッチパネル２３の操作面２４の中央部に１［Ｎ］の押下力を付与した場合のタッチパネル２３のたわみと、タッチパネル２３を支持する弾性部材３３の圧縮に伴うタッチパネル２３の沈み込みの例を示している。タッチパネル２３の操作面２４の中央部に押下力を付与した場合、図６に示されるように、タッチパネル２３の四隅が反り上がる。つまり、タッチパネル２３の四隅の縦軸方向の位置が、基準位置である「０」よりも上側に変位している。なお、縦軸方向は、タッチパネル２３の辺に平行なＸ方向及びＹ方向の両方に直交する方向である。

図７は、タッチパネル２３の保護ガラス２２の隅部に押下力を付与したときにおける保護ガラス２２の形状のシミュレーションの結果を示す図である。図７は、タッチパネル２３の操作面２４の１つの隅部に１［Ｎ］の押下力を付与した場合のタッチパネル２３のたわみと、タッチパネル２３を支持する弾性部材３３の圧縮に伴うタッチパネル２３の沈み込みの例を示している。タッチパネル２３の操作面２４の四隅のいずれか１つの隅部に押下力を付与した場合、図７に示されるように、押下力を付与した位置において、弾性部材３３の沈み込みの影響が顕著に表れる。しかし、タッチパネル２３の四隅の内の他の３つの隅部の縦軸方向の位置は、基準位置である「０」からほとんど変位していない。

図６及び図７に示されるように、タッチパネル２３の操作面２４の押し込み位置によって、タッチパネル２３の変位の状態は大きく異なり、押下力センサ３０＿１〜３０＿ｎから出力されるセンサ信号Ｄ０＿１〜Ｄ０＿ｎの値も大きく異なる。このため、タッチパネル２３の操作面２４の押し込み位置を考慮せずに、センサ信号Ｄ０＿１〜Ｄ０＿ｎの値に基づいて押下力を算出した場合には、押下力の精度が低くなる。そこで、実施の形態１に係るタッチパネル装置１及び押下力算出方法では、押下力が付与された位置に応じて押下力算出方式を切り替えている。

《１−２》動作
まず、複数の押下力算出方式の生成処理を説明する。図８は、実施の形態１に係るタッチパネル装置１に関する押下力算出方式の生成のためのシミュレーションに用いられる複数の座標２５の例を示す平面図である。図９は、実施の形態１に係るタッチパネル装置１に関する押下力算出方式の生成のための処理を示すフローチャートである。複数の座標２５は、予め決められた間隔でＸ方向及びＹ方向に配列されている。複数の座標２５は、図８に示されるものに限定されない。

図９のステップＳ１０において、算出方式生成部１０３は、タッチセンサ２０において予め定められた複数の座標２５の各々についてステップＳ１０〜Ｓ１３のループ処理を行う。

ステップＳ１１において、算出方式生成部１０３は、予め定められた押下力の範囲内における複数の押下力の各々において、ステップＳ１１〜Ｓ１２のループ処理を行う。予め定められた押下力の範囲内における複数の押下力は、例えば、一定の押下力の間隔を持つように決定される。ステップＳ１２において、算出方式生成部１０３は、ステップＳ１０で決定したタッチ座標をステップＳ１１で決定した押下力で押し込んだ場合の、各押下力センサ３０＿１〜３０＿ｎの変位をシミュレーションで算出する。

ステップＳ１３において、算出方式生成部１０３は、ステップＳ１２で求めた各押下力センサ３０＿１〜３０＿ｎの変位に基づく計算によって押下力ｆ（Ｐ）を算出するために使用される押下力算出方式を生成する。押下力算出方式は、ｎ個の押下力センサ３０＿１〜３０＿ｎを有する場合、例えば、以下の式（１）で定義される。

上記計算式において、ｎは、正の整数である。Ｐ＝｛ｐ_１，ｐ_２，…，ｐ_ｎ｝である。ｐ_１〜ｐ_ｎは、押下力センサ３０＿１〜３０＿ｎから出力され検出信号の値、すなわち、検出値Ｄ１＿１〜Ｄ１＿ｎである。ｋ_１〜ｋ_ｎは、検出値ｐ_１〜ｐ_ｎの重み付け加算に用いられる重みを示す係数である。つまり、複数の押下力算出方式の係数ｋ_１〜ｋ_ｎの組は、互いに異なる。

ステップＳ１０〜Ｓ１３のループ処理が終了すると、処理はステップＳ１４に進む。ステップＳ１４において、算出方式生成部１０３は、生成された複数の押下力算出方式の各々に対してステップＳ１４〜Ｓ２０のループ処理を行う。

ステップＳ１５において、算出方式生成部１０３は、未処理の算出方式の１つを代表の算出方式として選択する。

次に、算出方式生成部１０３は、代表の算出方式の座標の周辺の座標の対象の算出方式に対して、ステップＳ１６〜Ｓ１９のループ処理を行う。

ステップＳ１７において、算出方式生成部１０３は、例えば、代表の算出方式で得られたｆ（Ｐ）の値と対象の算出方式で得られたｆ（Ｐ）の値との差分が、予め定められた目標精度を満たすかどうかを判定する。例えば、算出方式が式（１）で定義される場合、算出方式生成部１０３は、代表の算出方式の場合の係数ｋ_１〜ｋ_ｎの絶対値の合計と対象の算出方式の場合の係数ｋ_１〜ｋ_ｎの絶対値の合計、又は代表の算出方式の場合の係数ｋ_１〜ｋ_ｎと対象の算出方式の場合の係数ｋ_１〜ｋ_ｎとの大小関係、又は代表の算出方式の場合の係数ｋ_１〜ｋ_ｎと対象の算出方式の場合の係数ｋ_１〜ｋ_ｎとの比率などを用いて、差分が目標精度を満たすか否かを判断する。差分が目標精度を満たす場合は、処理はステップＳ１８に進み、満たさない場合は、処理はステップＳ１９に進む。

ステップＳ１８において、算出方式生成部１０３は、目標精度を満たす対象の算出方式を新たな代表の算出方式に設定する。

処理がステップＳ１９に進んだ場合、算出方式生成部１０３は、代表の算出方式の座標と対象の算出方式の座標との間に領域の境界を設定する。

ステップＳ１６〜Ｓ１９のループ処理の後に、処理はステップＳ２０に進み、算出方式生成部１０３は、ステップＳ１５で選択した代表の算出方式とステップＳ１９において、求めた境界（領域）情報を記憶する。

押下力算出方式として示した式（１）は、あくまでも一例であり、算出される押下力が目標精度を満たす算出方式であれば、他の方法を用いてもよい。

また、タッチ座標と異なる要素（例えば、押下力の変化）によってステップＳ１２の押下力センサの変位の特徴が大きく変わる場合、算出方式生成部１０３は、同じタッチ座標にも関わらず一意に押下力算出方式が決定しない方法を採用することも可能である。この場合、算出方式生成部１０３は、押下力センサの変位の特徴を変化させる要因の値又は範囲とそれらに対応する押下力算出方式のテーブルを作成して算出方式記憶部に記憶させてもよい。また、図８は、シミュレーションによって押下力算出方式を取得しているが、実測を基にして押下力算出方式を取得してもよい。

図１０は、実施の形態１に係るタッチパネル装置１の制御装置１００が行う押下力の算出処理を示すフローチャートである。ステップＳ１００において、座標検出部１０１は、タッチパネル２３の操作面２４のタッチ点の位置を示すタッチ座標を取得する。ステップＳ１０１において、押下力検出部１０２は、押下力センサ３０＿１〜３０＿ｎから出力されるセンサ信号Ｄ０＿１〜Ｄ０＿ｎに基づく検出値Ｄ１＿１〜Ｄ１＿ｎを取得する。

ステップＳ１０２において、押下力算出部１０５は、ステップＳ１００で取得されたタッチ座標Ｔ１に基づいて、算出方式記憶部１０４に記憶されている複数の押下力算出方式の内の対応する押下力算出方式を選択し、読み込む。

ステップＳ１０３において、押下力算出部１０５は、ステップＳ１０１で取得した検出値Ｄ１＿１〜Ｄ１＿ｎと、ステップＳ１０２で読み込んだ押下力算出方式とを用いて押下力を算出する。押下力算出方式が上記式（１）である場合には、検出値Ｄ１＿１〜Ｄ１＿ｎは、ｐ_１〜ｐ_ｎである。

《１−３》効果
以上に説明したように、実施の形態１に係るタッチパネル装置１又は図９及び図１０に示される押下力算出方法を用いれば、タッチ座標Ｔ１に応じて押下力算出方式として最適なものを使用するので、押下力の算出精度を向上させることができる。

また、目標精度を満たす押下力算出方式とタッチセンサ２０の領域とが互いに関連付けられ予め記憶されているので、タッチ座標Ｔ１及び検出値Ｄ１＿１〜Ｄ１＿ｎに基づいて押下力を算出するための演算処理の量を小さくできる。よって、効率的に押下力を算出できる。

《２》実施の形態２．
実施の形態２では、複数の押下力センサ３０＿１〜３０＿ｎの内の、タッチパネル２３に反り上がりが起こる位置の押下力センサとタッチパネル２３に沈み込みが起こる位置の押下力センサとを並列駆動する。つまり、実施の形態２では、反り上がりが起こる位置の押下力センサと沈み込みが起こる位置の押下力センサとを同時に駆動する。押下力検出部１０２が、例えば、反り上がりが起こる位置の押下力センサと沈み込みが起こる位置の押下力センサとの合計の静電容量を検出することで、静電容量の検出精度が向上し、静電容量の検出回数が減少する。

図１１は、実施の形態２に係るタッチパネル装置２の構成を概略的に示す機能ブロック図である。図１１において、図４に示される構成要素と同一又は対応する構成要素には、図４に示される符号と同じ符号が付される。図１１に示されるように、タッチパネル装置２の制御装置２００は、座標検出部１０１と、押下力検出部１０２と、並列型駆動パターンを記憶する駆動パターン記憶部２０１と、駆動パターン記憶部２０１から複数の並列型駆動パターンを読み込み、使用する駆動パターンを切り替える駆動パターン決定部２０２と、押下力センサを駆動するセンサ駆動部２０３と、押下力算出部２０５とを有している。ただし、駆動パターン記憶部２０１は、必ずしもタッチパネル装置２の一部である必要はない。駆動パターン記憶部２０１は、タッチパネル装置２と通信可能に接続された、外部の記憶装置であってもよい。

つまり、制御装置２００は、操作面２４における複数の領域と、複数の領域に対応し、複数の押下力センサ３０＿１〜３０＿ｎの複数の駆動パターンとを記憶する駆動パターン記憶部２０１と、複数の押下力算出方式からタッチ座標Ｔ１に対応する領域の駆動パターンを選択する駆動パターン決定部２０２と、複数の押下力センサの内の、選択された駆動パターンに従う押下力センサを駆動させるセンサ駆動部２０３と、選択された駆動パターンに従う押下力センサから出力されたセンサ信号に対応する検出値を用いて押下力を算出する押下力算出部２０５とを有している。

駆動パターン記憶部２０１は、タッチ座標Ｔ１に対応する押下力センサ３０＿１〜３０＿ｎの位置における反り上がり及び沈み込みを考慮した、押下力センサ３０＿１〜３０＿ｎの駆動パターンを記憶する。記憶される駆動パターンは、タッチ座標Ｔ１に対応して、押下力センサ３０＿１〜３０＿ｎの内の同時に駆動される、すなわち、並列駆動される押下力センサの組み合わせを示す。

駆動パターン決定部２０２は、座標検出部１０１で取得されたタッチ座標Ｔ１に基づいて、駆動パターン記憶部２０１に記憶されている複数の並列型駆動パターンの内の１つの並列型駆動パターンを選択し、読み込む。駆動パターン決定部２０２は、読み込んだ並列型駆動パターンをセンサ駆動部２０３に渡す。センサ駆動部２０３は、受け取った並列型駆動パターンに従って押下力センサ３０＿１〜３０＿ｎの内の並列型駆動パターンが指定する押下力センサを駆動する。

押下力算出部２０５は、並列駆動した押下力センサの検出値を受信する。押下力算出部２０５は、並列駆動した押下力センサの検出値を用いて押下力を算出する。

図１２（Ａ）から（Ｄ）は、実施の形態２に係るタッチパネル装置２における押下力センサ３０＿１〜３０＿ｎの駆動処理を示す図である。図１２（Ａ）及び（Ｃ）は、タッチパネル２３の操作面２４の中央部に押下力を付与した場合、図１２（Ｂ）及び（Ｄ）は、タッチパネル２３の操作面２４の隅部に押下力を付与した場合を示している。また、図１２（Ａ）及び（Ｂ）は、タッチパネル２３に沈み込みが発生する場合の押下力センサの並列駆動を示し、図１２（Ｃ）及び（Ｄ）は、タッチパネル２３に反り上がりが発生する場合の押下力センサの並列駆動を示す。

センサ駆動部２０３は、タッチ座標Ｔ１に対応する並列型駆動パターンに従って、押下力センサ３０＿１〜３０＿ｎの内のいくつかの押下力センサを並列駆動する。図１２（Ａ）は、沈み込みが起こる位置の（すなわち、センサ値が正数である）押下力センサ２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄを並列駆動させる例を示している。図１２（Ｂ）は、沈み込みが起こる位置の（すなわち、センサ値が正数である）押下力センサ２ｅ、２ｇ、２ｈを並列駆動させる例を示している。図１２（Ｃ）は、反り上がりが起こる位置の（すなわち、センサ値が負数である）押下力センサ２ｅ、２ｆ、２ｇ、２ｈを並列駆動させる例を示している。図１２（Ｄ）は、反り上がりが起こる位置の（すなわち、センサ値が負数である）押下力センサ２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｆを並列駆動させる例を示している。押下力算出部２０５は、並列駆動により得られた押下力センサの値を用いて押下力を算出する。押下力の算出は、例えば、図１２（Ａ）で検出された押下力から図１２（Ｃ）で検出された押下力を差し引く、又は、図１２（Ｂ）で検出された押下力から図１２（Ｄ）で検出された押下力を差し引く、などによって行われる。

図１３は、実施の形態２に係るタッチパネル装置２の制御装置２００が行う押下力の算出処理を示すフローチャートである。ステップＳ２００において、座標検出部１０１は、タッチパネル２３の操作面２４のタッチ点の位置を示すタッチ座標Ｔ１を取得する。

ステップＳ２０１において、駆動パターン決定部２０２は、ステップＳ２００で取得されたタッチ座標Ｔ１に基づいて、駆動パターン記憶部２０１に記憶されている複数の駆動パターンから対応する駆動パターンを選択し、読み込む。

ステップＳ２０２において、センサ駆動部２０３は、ステップＳ２０１で読み込まれた駆動パターンを用いて押下力センサ３０＿１〜３０＿ｎの内の複数の押下力センサを並列駆動する。精度の良い検出レンジで押下力を測定するために、並列駆動する押下力センサの個数を限定して選択してもよい。

ステップＳ２０３において、押下力算出部２０５は、ステップＳ２０２で押下力センサの並列駆動により検出された値に基づいて押下力を算出する。

押下力算出部２０５は、タッチ座標Ｔ１とは異なる要素（例えば、押下力の変化）によって押下力センサから出力されるセンサ信号の正負が変わる場合、同じタッチ座標にも関わらず一意に駆動パターンが決定しない。その場合、押下力算出部２０５は、押下力センサの正負を変化させる要因の値又は範囲とそれらに対応する駆動パターンのテーブルを作成して、記憶してもよい。

以上に説明したように、実施の形態２に係るタッチパネル装置２又は押下力算出方法を用いれば、タッチ座標Ｔ１に応じて押下力センサの駆動パターンを切り替え、押下力センサを並列に駆動させることで、押下力センサの精度を向上させることができる。また、押下力センサの検出回数を削減し検出負荷を低減させることができる。さらに、押下力算出方式として最適なものを使用するので、押下力の算出精度を向上させることができる。

《３》実施の形態３．
実施の形態３では、複数の押下力センサ３０＿１〜３０＿ｎの内の、タッチパネル２３に反り上がりが起こる位置の押下力センサを参照電極とし、タッチパネル２３に沈み込みが起こる位置の押下力センサを検出電極とし、差動駆動させることで外乱ノイズの影響を軽減する例を説明する。

図１４は、実施の形態３に係るタッチパネル装置３の構成を概略的に示す機能ブロック図である。図１４において、図４に示される構成要素と同一又は対応する構成要素には、図４に示される符号と同じ符号が付される。図１４に示されるように、タッチパネル装置３の制御装置３００は、座標検出部１０１と、押下力検出部１０２と、差動型駆動パターンを記憶する駆動パターン記憶部３０１と、駆動パターン記憶部３０１から差動型駆動パターンを読み込み、使用する駆動パターンを切り替える駆動パターン決定部３０２と、押下力センサを駆動するセンサ駆動部３０３と、押下力算出部３０５とを有している。ただし、駆動パターン記憶部３０１は、必ずしもタッチパネル装置３の一部である必要はない。駆動パターン記憶部３０１は、タッチパネル装置３と通信可能に接続された、外部の記憶装置であってもよい。

駆動パターン記憶部３０１は、タッチ座標Ｔ１に対応する押下力センサ３０＿１〜３０＿ｎの位置における反り上がり及び沈み込みを考慮した、押下力センサ３０＿１〜３０＿ｎの差動型駆動パターンを記憶する。記憶される差動型駆動パターンは、タッチ座標Ｔ１に対応して、押下力センサ３０＿１〜３０＿ｎの駆動の順番などを示す。

駆動パターン決定部３０２は、座標検出部１０１で取得されたタッチ座標Ｔ１に基づいて、駆動パターン記憶部３０１に記憶されている複数の駆動パターンの内の１つの駆動パターンを選択し、読み込む。駆動パターン決定部３０２は、読み込んだ駆動パターンをセンサ駆動部３０３に渡す。センサ駆動部３０３は、駆動パターンに従って押下力センサ３０＿１〜３０＿ｎを駆動する。

押下力算出部３０５は、差動駆動した押下力センサの検出値を受信する。押下力算出部３０５は、差動駆動した押下力センサの検出値を用いて押下力を算出する。

図１５（Ａ）及び（Ｂ）は、押下力センサ３０＿１〜３０＿ｎの差動駆動の例を示す図である。図１５（Ａ）は、タッチパネル２３の操作面２４の中央部に押下力を付与した場合、図１５（Ｂ）は、タッチパネル２３の操作面２４の隅部に押下力を付与した場合の例である。センサ駆動部３０３は、タッチ位置に対応する差動型駆動パターンに従って、押下力センサを駆動する。タッチパネル２３に反り上がりが起こる位置の（すなわち、センサ値が負数である）押下力センサのセンサ電極を参照電極とし、沈み込みが起こる位置の（すなわち、センサ値が正数の）押下力センサのセンサ電極を検出電極とし、参照電極を含むキャパシタの静電容量と検出電極を含むキャパシタの静電容量との差に基づいて押下力を算出する。

図１６は、実施の形態３に係るタッチパネル装置３の制御装置３００が行う押下力の算出処理を示すフローチャートである。ステップＳ３００において、座標検出部１０１は、タッチパネル２３の操作面２４のタッチ点の位置を示すタッチ座標Ｔ１を取得する。

ステップＳ３０１において、駆動パターン決定部３０２は、ステップＳ３００で取得されたタッチ座標Ｔ１に基づいて、駆動パターン記憶部３０１に記憶されている複数の差動型駆動パターンから対応する差動型駆動パターンを選択し、読み込む。

ステップＳ３０２において、センサ駆動部３０３は、ステップＳ３０１で読み込まれた差動型駆動パターンを用いて押下力センサ３０＿１〜３０＿ｎの内の駆動パターンに基づく押下力センサを差動駆動する。精度の良い検出レンジで押下力を測定するために、差動駆動する押下力センサの個数を限定して選択してもよい。

ステップＳ３０３において、押下力算出部３０５は、ステップＳ３０２で押下力センサの差動駆動により検出された値に基づいて押下力を算出する。

押下力算出部３０５は、タッチ座標Ｔ１とは異なる要素（例えば、押下力の変化）によって押下力センサの正負が変わると、同じタッチ座標であるにも関わらず、一意に差動型駆動パターンが決定しない場合がある。その場合、押下力算出部３０５は、押下力センサの正負を変化させる要因の値又は範囲とそれらに対応する差動型駆動パターンのテーブルを作成し、記憶してもよい。

以上に説明したように、実施の形態３に係るタッチパネル装置３又は押下力算出方法を用いれば、タッチ座標に応じて押下力センサの差動型駆動パターンを切り替えて、押下力センサを差動駆動させることで、外乱ノイズの影響をキャンセルすることができる。

また、反り上がりと沈み込みの差を検出することで、大きな変位を効率良くセンシングすることができる。

また、実施の形態２で述べた並列駆動と組み合わせることで、１回の押下力センサの検出でタッチパネル２３の操作面２４の全体の押下力の検出を行うことも可能である。

なお、実施の形態２と実施の形態３は、押下力センサの検出精度が上がるように並列駆動パターン又は差動パターンを組み合わせて、指位置に応じて効率的な押下力の検出をしてもよい。

《４》実施の形態４．
実施の形態４では、タッチパネル２３の操作面２４に１本の指が接触するタッチ操作であるシングルタッチ操作の場合とタッチパネル２３の操作面２４に複数本の指が接触するタッチ操作であるマルチタッチ操作を行う場合とで、押下力算出方式を切り替える。実施の形態４では、マルチタッチ操作時の押下力算出精度の低下を軽減する例が説明される。

図１７は、実施の形態４に係るタッチパネル装置４の構成を概略的に示す機能ブロック図である。図１７において、図４に示される構成要素と同一又は対応する構成要素には、図４に示される符号と同じ符号が付される。図１７に示されるように、タッチパネル装置４の制御装置４００は、座標検出部１０１と、押下力検出部１０２と、マルチタッチ判定部４０４と、算出方式記憶部４０６と、押下力算出部４０５とを有している。

つまり、制御装置４００は、操作面２４に押下力が付与されたときに、センサ信号に対応する複数の検出値を取得する押下力検出部１０２と、タッチ操作がシングルタッチ操作であるかマルチタッチ操作であるかを判定するマルチタッチ判定部４０４と、シングルタッチ操作が行われたときの押下力算出方式とマルチタッチ操作が行われたときの押下力算出方式とを記憶する算出方式記憶部４０６と、タッチ操作に応じて算出方式記憶部から押下力算出方式を選択し、選択された前記押下力算出方式と複数の検出値とを用いて押下力を算出する押下力算出部４０５とを備えている。ただし、算出方式記憶部４０６は、必ずしもタッチパネル装置４の一部である必要はない。算出方式記憶部４０６は、タッチパネル装置４と通信可能に接続された、外部の記憶装置であってもよい。

マルチタッチ判定部４０４は、操作面２４で行われたタッチ操作がシングルタッチ操作であるかマルチタッチ操作であるかを判定する。押下力算出部４０５は、マルチタッチ判定部４０４の判定結果と座標検出部１０１によって検出されたタッチ座標Ｔ１とに基づいて、算出方式記憶部４０６に記憶されている押下力算出方式のいずれかを選択し、読み込む。算出方式記憶部４０６は、押下力絶対値算出方式４０６ａとセンサ値の正負を考慮した押下力算出方式４０６ｂを記憶している。押下力算出方式４０６ｂは、タッチパネル２３に反り上がりが起こる位置の（すなわち、センサ値が負数である）押下力センサのセンサ値と、沈み込みが起こる位置の（すなわち、センサ値が正数である）押下力センサのセンサ値と、を考慮した算出方式である。

押下力絶対値算出方式４０６ａは、押下力センサ３０＿１〜３０＿ｎから出力されるセンサ信号Ｄ０＿１〜Ｄ０＿ｎの値であるセンサ値が正数であるか負数であるかを考慮しない押下力算出方式である。押下力絶対値算出方式４０６ａは、タッチ操作なし時又は前回のタッチ操作時の状態における押下力検出部１０２から出力された検出値からの各押下力センサの検出値の変化量の絶対値の和を押下力とする方法である。タッチ操作なし時又は前回のタッチ操作時の状態において押下力検出部１０２から出力されるセンサ値をｐ０_１〜ｐ０_ｎ、今回のタッチ操作時における押下力検出部１０２から出力される検出値をｐ１_１〜ｐ１_ｎ、変化量の絶対値を｜ｐ０_１−ｐ１_１｜、｜ｐ０_２−ｐ１_２｜、…、｜ｐ０_ｎ−ｐ１_ｎ｜としたときに、押下力ｆ_０（Ｐ）は、以下の式（２）で表される。

図１８は、タッチパネル装置４の制御装置４００が行う押下力算出の処理を示すフローチャートである。ステップＳ４００において、押下力検出部１０２は、全ての押下力センサ３０＿１〜３０＿ｎの検出値Ｄ１＿１〜Ｄ１＿ｎ（＝ｐ１_１〜ｐ１_ｎ）を取得する。

ステップＳ４０１において、マルチタッチ判定部４０４は、タッチ操作がシングルタッチ操作であるかマルチタッチ操作であるかを判定する。シングルタッチ操作の場合、処理はステップＳ４０２及びステップＳ４０３に進み、マルチタッチ操作の場合、処理はステップＳ４０４に進む。

ステップＳ４０２において、座標検出部１０１は、タッチ座標Ｔ１を取得する。次のステップＳ４０３において、押下力算出部４０５は、算出方式記憶部４０６に記憶されている、センサ値を考慮した押下力算出方式４０６ｂからステップＳ４０２において、取得されたタッチ座標を基に算出方式を読み込む。

処理がステップＳ４０１からＳ４０４に進んだ場合、押下力算出部４０５は、算出方式記憶部４０６に記憶されている押下力絶対値算出方式４０６ａを読み込む。

ステップＳ４０５において、押下力算出部４０５は、ステップＳ４００で検出された検出値Ｄ１＿１〜Ｄ１＿ｎと、ステップＳ４０３又はステップＳ４０４において、読み込んだ算出方式を用いて押下力を算出する。

図１９は、実施の形態４の変形例に係るタッチパネル装置４ａの構成を概略的に示す機能ブロック図である。図１９において、図１７に示される構成要素と同一又は対応する構成要素には、図１７に示される符号と同じ符号が付される。図１９に示されるように、タッチパネル装置４ａの制御装置４００ａは、座標検出部１０１と、押下力検出部１０２と、マルチタッチ判定部４０４と、算出方式記憶部４０６と、優先度決定部４０７と、押下力算出部４０５ａとを有している。例えば、優先度決定部４０７は、マルチタッチ操作が行われた場合、算出方式記憶部４０６に記憶されている押下力算出方式の選択又は押下力算出方式の生成のために用いられるタッチ座標として、複数のタッチ点の内のいずれのタッチ座標を用いるか、すなわち、いずれのタッチ点を優先するかを決定する。

マルチタッチ判定部４０４は、タッチ操作がシングルタッチ操作であるかマルチタッチ操作であるかを判定する。押下力算出部４０５ａは、マルチタッチ判定部４０４の判定結果と座標検出部１０１から出力されるタッチ座標Ｔ１とに基づいて各押下力センサに適用する押下力算出方式の優先度を決定する。押下力算出部４０５ａは、優先度決定部４０７が決定した押下力算出方式の優先度に基づいて、各押下力センサに適用する押下力算出方式を生成する。

図２０は、タッチパネル装置４ａの制御装置４００ａが行う押下力算出の処理を示すフローチャートである。ステップＳ４２０において、押下力検出部１０２は、全ての押下力センサ３０＿１〜３０＿ｎの検出値Ｄ１＿１〜Ｄ１＿ｎ（＝ｐ１_１〜ｐ１_ｎ）を取得する。ステップＳ４２１において、座標検出部１０１は、タッチ座標Ｔ１を取得する。

ステップＳ４２２〜Ｓ４２３のループ処理において、押下力算出部４０５ａは、各タッチ座標でステップＳ４２３を実施する。ステップＳ４２３において、押下力算出部４０５ａは、タッチ座標Ｔ１に対応する押下力算出方式を算出方式記憶部４０６から読み込む。

ステップＳ４２４において、マルチタッチ判定部４０４は、タッチ操作がシングルタッチ操作であるかマルチタッチ操作であるかを判定する。タッチ操作がマルチタッチ操作である場合、ステップＳ４２５〜Ｓ４２６のループ処理とステップＳ４２７の処理を実施する。ステップＳ４２５〜Ｓ４２６のループ処理では、優先度決定部４０７は、ステップＳ４２３で読み込んだ押下力算出方式の優先度を決める。優先度決定部４０７は、優先度を、例えば、各タッチ座標と押下力センサ３０＿ｊとの距離に基づいて決める。例えば、優先度決定部４０７は、例えば、タッチ座標と押下力センサ３０＿ｊとの距離が短いタッチ点の優先度を高くする。

ステップＳ４２７において、押下力算出部４０５ａは、ステップＳ４２３で読み込んだ押下力算出方式とステップＳ４２６で求めた優先度の高いタッチ座標とに基づいて押下力算出方式を生成する。つまり、生成された押下力算出方式では、押下力センサ３０＿ｊごとに、複数のタッチ点の内の最も近いタッチ座標に対応する押下力算出方式が適用されている。また、押下力算出方式は、押下力センサ３０＿ｊから各タッチ座標までの距離に応じた係数を、対応する押下力算出方式の計算式に掛けて、適用の度合いを変える方法であってもよい。

ステップＳ４２８において、押下力算出部４０５ａは、シングルタッチ操作の場合にはステップＳ４２３で読み込んだ算出方式を、マルチタッチ操作の場合にはステップＳ４２７で生成した算出方式を使い、ステップＳ４２０で検出された押下力センサの値に基づいて、押下力を算出する。

以上に説明したように、タッチパネル装置４若しくは４ａを用いれば、シングルタッチ操作の場合とマルチタッチ操作の場合で算出方式を切り替えることで、マルチタッチ操作時の押下力の算出精度の低下を抑制することができる。

《５》実施の形態５．
実施の形態５に係るタッチパネル装置５は、押下力センサ３０＿ｊの内側に追加の押下力センサ６０＿ｊを備え、タッチパネル２３のたわみ角を算出し、より正確に押下力を算出する。

図２１は、実施の形態５に係るタッチパネル装置５の構成を概略的に示す機能ブロック図である。図２１において、図４に示される構成要素と同一又は対応する構成要素には、図４に示される符号と同じ符号が付される。図２１に示されるように、タッチパネル装置５の制御装置５００は、座標検出部１０１と、押下力検出部５０２と、変位量推定部５０６と、押下力算出部５０５とを有している。押下力検出部５０２は、押下力の検出値に基づいて、沈み込みの度合（「沈み込み量」ともいう。）を検出する沈み込み検出部５０３と、押下力の検出値に基づいて、反り上がりの度合（「反り上がり量」ともいう。）を検出する反り上がり検出部５０４とを備える。

つまり、制御装置５００は、押下力検出部５０２から出力された複数の検出値に基づいてタッチパネル２３のたわみ角（すなわち、保護ガラス２２のたわみ角）を算出し、たわみ角とタッチ座標とに基づいてタッチパネル２３の変位量を算出する変位量推定部５０６と、変位量とタッチパネル２３の剛性とに基づいて押下力を算出する押下力算出部５０５とを備えている。

図２２は、タッチパネル２３、弾性部材３３、及び押下力センサ３０＿ｊ、６０＿ｊの構成を示す概略断面図である。図２３は、タッチパネル２３の操作面２４に押下力を付与したときの保護ガラス２２の形状を示す概略断面図である。図２２及び図２３において、図３（Ａ）に示される構成要素と同一又は対応する構成要素には、図３（Ａ）に示される符号と同じ符号が付される。

図２２に示されるように、タッチパネル装置５は、ＧＮＤ電極部３２に対向するようにタッチセンサ２０の下面に備えられたセンサ電極６１＿ｊを有する押下力センサ６０＿ｊを備えている。押下力センサ６０＿ｊは、押下力センサ３０＿ｊの内側に配置されている。外側の押下力センサ３０＿ｊの静電容量をＣｏ、内側の押下力センサ６０＿ｊの静電容量をＣｉと表記したときに、反り上がり検出部５０４は、例えば、静電容量Ｃｏ−Ｃｉに基づいてたわみ時の反り上がり量を算出することができる。また、沈み込み検出部５０３は、（Ｃｏ＋Ｃｉ）／２に基づいて弾性部材３３の沈み込み量を算出することができる。

図２３に示されるように、押下力センサ３０＿ｊ，６０＿ｊに基づいて算出した反り上がり量と沈み込み量に基づいて、たわみ角を計算し、タッチセンサ２０で検出されたタッチ位置とたわみ角とに基づいて、タッチ位置における変位量、すなわち、押し下がり量を推定する。推定したタッチ位置の変位量とタッチパネルの剛性に基づいて押下力を算出することが可能である。なお、図２３においては、２つの押下力センサ３０＿ｊ、６０＿ｊを１組としているが、押下力センサの個数及び配置は、図２３の例のものに限定されない。

図２４は、実施の形態５に係るタッチパネル装置５の制御装置５００が行う押下力の算出処理を示すフローチャートである。ステップＳ５００において、座標検出部１０１は、タッチ座標Ｔ１を取得する。ステップＳ５０１において、押下力検出部５０２は、全ての押下力センサ３０＿１〜３０＿ｎの検出値Ｄ１＿１〜Ｄ１＿ｎと全ての押下力センサ６０＿１〜６０＿ｎの検出値Ｄ２＿１〜Ｄ２＿ｎを取得する。

次に、ステップＳ５０２〜Ｓ５０４のループ処理が実行される。ステップＳ５０２において、変位量推定部５０６は、押下力センサ３０＿ｊの静電容量Ｃｏと押下力センサ６０＿ｊの静電容量ＣｉをセットとしてステップＳ５０３及びＳ５０４の処理を実施する。ステップＳ５０３において、ステップＳ５００で取得されたタッチ座標Ｔ１に基づいて押下力センサ３０＿ｊ，６０＿ｊのセット、すなわち、押下力センサ３０＿ｊと６０＿ｊとが反り上がっているか、沈み込んでいるかを推定する。ステップＳ５０４において、変位量推定部５０６は、ステップＳ５０３の推定結果に基づいて、反り上がりの場合は、反り上がり検出部５０４が反り上がりを算出し、沈み込みの場合は、沈み込み検出部５０３が沈み込みを算出する。ステップＳ５０６において、変位量推定部５０６は、ステップＳ５０４で算出した反り上がり量と沈み込み量に基づいてたわみ角を算出し、タッチ座標の変位量を推定する。

ステップＳ５０６において、押下力算出部５０５は、ステップＳ５０５で推定したタッチ座標Ｔ１における変位量とタッチパネル２３の剛性に基づいて押下力を算出する。

以上に説明したように、実施の形態５に係るタッチパネル装置５又は押下力算出方法を用いれば、押下力センサ３０＿１〜３０＿ｎに加えて押下力センサ６０＿１〜６０＿ｎを配置し、タッチパネル２３のたわみに基づいてタッチ座標Ｔ１における変位量を求め、タッチパネル２３の剛性に基づいて押下力を算出することで、正確な押下力を求めることができる。

なお、静電容量Ｃｉを検出する押下力センサ６０＿１〜６０＿ｎは、弾性部材３３の内側に配置してもよい。

《６》実施の形態６．
実施の形態６に係るタッチパネル装置６は、タッチパネル装置６の状態に応じて押下力算出方式を切り替える。タッチパネル装置６の状態は、例えば、タッチパネル装置６がサイドマウント型の装置であるか、コンプレッションマウント型の装置であるかである。

図２５は、実施の形態６に係るタッチパネル装置６の構成を概略的に示す機能ブロック図である。図２５において、図４に示される構成要素と同一又は対応する構成要素には、図４に示される符号と同じ符号が付される。図２５に示されるように、タッチパネル装置６の制御装置６００は、座標検出部１０１と、押下力検出部１０２と、タッチパネル装置６の設置状態を推定する設置状態推定部６０３と、予め押下力算出方式を記憶する算出方式記憶部６０４と、押下力を算出する押下力算出部６０５とを有している。ただし、算出方式記憶部６０４は、必ずしもタッチパネル装置６の一部である必要はない。算出方式記憶部６０４は、タッチパネル装置６と通信可能に接続された、外部の記憶装置であってもよい。

つまり、制御装置６００は、タッチ操作の位置を示すタッチ座標Ｔ１を取得する座標検出部１０１と、操作面２４に押下力が付与されたときに、センサ信号に対応する複数の検出値を取得する押下力検出部１０２と、複数の検出値Ｄ１＿ｊに基づいてタッチパネル２３が設置されているフレーム部の状態を推定する設置状態推定部６０３と、設置状態推定部６０３が推定したタッチパネル２３が設置されているフレーム部の状態とタッチ座標Ｔ１とに基づく押下力算出方式を用いて押下力を算出する押下力算出部６０５とを備えている。

図２６は、実施の形態６に係るタッチパネル装置６を示す概略断面図である。図６は、タッチパネル装置６における押下力センサ３０＿ｊ，７０＿ｊ，８０＿ｊの配置の例を示す概略断面図である。ｊは、１以上ｎ以下の整数である。タッチパネル装置６では、タッチセンサ２０の上部に押下力センサ８０＿ｊが配置され、タッチセンサ２０の下部に押下力センサ３０＿ｊ，７０＿ｊが配置される。

押下力センサ８０＿ｊは、保護ガラス２２の下部に設けられたＧＮＤ電極部３２ａと、タッチセンサ２０の上部に設けられたセンサ電極部８１＿ｊとから構成される。ＧＮＤ電極部３２ａとセンサ電極部８１＿ｊとは、接着剤２１の厚さに相当する間隔をあけて互いに向き合うように配置されている。押下力センサ８０＿ｊは、センサ電極部８１＿ｊとＧＮＤ電極部３２ａとの距離と、センサ電極部８１＿ｊの面積と、電極間の比誘電率とに応じた値の静電容量Ｃｕを有している。

押下力センサ３０＿ｊは、液晶パネル４０の上部に設けられたＧＮＤ電極部３２と、タッチセンサ２０の下部に設けられたセンサ電極部３１＿ｊとから構成される。センサ電極部３１＿ｊは、弾性部材３３の外側に配置されている。ＧＮＤ電極部３２とセンサ電極部３１＿ｊとは、弾性部材３３の厚さ及び反り上がりに応じて変化する間隔をあけて配置されている。押下力センサ３０＿ｊは、センサ電極部３１＿ｊとＧＮＤ電極部３２との距離と、センサ電極部３１＿ｊの面積と、電極間の比誘電率とに応じた値の静電容量Ｃｏを有している。

押下力センサ７０＿ｊは、液晶パネル４０の上部に設けられたＧＮＤ電極部３２と、タッチセンサ２０の下部に設けられたセンサ電極部７１＿ｊとから構成される。センサ電極部７１＿ｊは、弾性部材３３の内側に配置されている。ＧＮＤ電極部３２とセンサ電極部７１＿ｊとは、弾性部材３３の厚さ及び沈み込みに応じて変化する間隔をあけて配置されている。押下力センサ７０＿ｊは、センサ電極部７１＿ｊとＧＮＤ電極部３２との距離と、センサ電極部７１＿ｊの面積と、電極間の比誘電率とに応じた値の静電容量Ｃｉを有している。

図２７は、タッチパネル装置６を示す概略平面図である。弾性部材３３は、タッチパネル２３をＧＮＤ電極部３２に支持している。ＧＮＤ電極部３２は、例えば、押下力センサ３０＿１〜３０＿ｎ、７０＿１〜７０＿ｎを覆うように配置される。仮に液晶パネル４０上に配置されたタッチセンサ２０をＧＮＤ電極部３２で覆うと、タッチ操作に対するタッチセンサ２０の検出感度に影響がある。このため、タッチセンサ２０の外側にＧＮＤ電極部３２を備え、ＧＮＤ電極部３２と重ならない領域にタッチセンサ２０を備えることが望ましい。

また、押下力センサ３０＿ｊ，７０＿ｊ，８０＿ｊは、図２７に示されるように、複数箇所に配置されることが望ましい。押下力センサ３０＿ｊ，７０＿ｊ，８０＿ｊのセンサ電極部３１＿ｊ，７１＿ｊ，８１＿ｊは、タッチセンサ２０内のタッチ位置検出用の電極を同様に、タッチセンサ２０内に備えられてもよい。押下力センサのセンサ電極部３１＿ｊ，７１＿ｊ，８１＿ｊは、例えば、透明電極であるＩＴＯ（酸化インジウムスズ）又は金属の微細配線などのパターンを生成するプロセスによって形成されてもよい。

図２８は、実施の形態６に係るタッチパネル装置６をコンプレッションマウントしたときの状態を示す概略断面図である。図２９は、図２８のタッチパネル装置６の操作面２４に押下力を付与したときの状態を示す概略断面図である。コンプレッションマウントは、フラットなディスプレイデザインを実現する上で採用される設置方法である。この場合、保護ガラス２２の一部がタッチパネル装置のＧＮＤ電極部３２の外側まで伸びていて、フレーム部を構成する支持体３４によって支えられるようにタッチパネル２３は、設置されている。

タッチパネル２３の操作面２４で押し込み操作が行われると、タッチパネル２３及び押下力センサ３０＿ｊ，７０＿ｊ，８０＿ｊは、図２９に示されるように変形する。このとき、保護ガラス２２は、支持体３４に支えられ、押下力によりたわむような変形が発生する。その結果、保護ガラス２２は、大きくたわみ、押下力センサ８０＿ｊの静電容量Ｃｕが最も大きく変化する。タッチパネル２３の底側からの反力は、得られないため、接着剤２１、弾性部材３３など柔軟性を持つ素材よりも下側に重なる部材の変形は小さくなる傾向がある。このため、たわみによって発生する押下力センサ３０＿ｊの静電容量Ｃｏの変化及び押下力センサ７０＿ｊの静電容量Ｃｉの変化は、たわみによって発生する押下力センサ８０＿ｊの静電容量Ｃｕに比べて小さくなる。そして、弾性部材３３の沈みは、ほとんど発生せず、弾性部材３３が支点として働き、押下力センサ３０＿ｊのたわみに伴う反り上がり、又は、押下力センサ７０＿ｊのたわみに伴う沈み込みを受けて、静電容量（Ｃｏ＋Ｃｉ）の変化量は非常に小さくなる。

以上に説明したように、設置状態推定部６０３は、操作面２４の押し込みによる静電容量Ｃｕ、Ｃｏ、Ｃｉの変化量ΔＣｕ、ΔＣｏ、ΔＣｉが、ΔＣｕ＞ΔＣｏ且つΔＣｕ＞ΔＣｉを満たす場合、タッチパネル装置６は、コンプレッションマウントで設置されているものと判断する。

図３０は、実施の形態６に係るタッチパネル装置６をサイドマウントしたときの状態を示す概略断面図である。図３１は、図３０のタッチパネル装置６の操作面２４に押下力を付与したときの状態を示す概略断面図である。サイドマウントでは、液晶パネル４０の外枠を構成するＧＮＤ電極部３２の側面を両側からフレーム部で挟み込むような形で、もしくは、フレーム部がタッチパネル２３を支えるような形で、タッチパネル装置が設置される。タッチパネル２３の操作面２４で押し込み操作が行われると、タッチパネル２３及び押下力センサ３０＿ｊ，７０＿ｊ，８０＿ｊは、図３１に示されるように変形する。このとき、ＧＮＤ電極部３２が支えとなり押圧に対する反力が発生する。これに伴い、弾性部材３３が変形し、弾性部材３３を支点にしてタッチセンサ２０と保護ガラス２２が同時にたわむ。このとき、タッチセンサ２０のたわみ量と保護ガラス２２のたわみ量との間で大きな違いが発生しないため、押下力センサ８０＿ｊの静電容量Ｃｕはほとんど変化しない。すなわち、ΔＣｕ≒０である。一方で、弾性部材３３は沈み込み、タッチセンサ２０はたわむため、押下力センサ７０＿ｊの静電容量Ｃｉは、沈み込みとたわみの両方の発生によって、大きくなる。

以上に説明したように、設置状態推定部６０３は、操作面２４の押し込みによる静電容量Ｃｕ、Ｃｏ、Ｃｉの変化量ΔＣｕ、ΔＣｏ、ΔＣｉが、ΔＣｕ＞ΔＣｏ且つΔＣｕ≒０を満たす場合、タッチパネル装置６は、サイドマウントで設置されているものと判断する。

コンプレッションマウントされたタッチパネル装置では、たわみが変形の主体であり、サイドマウントされたタッチパネル装置では、たわみと沈み込みの組み合わせが変形に現れる。したがって、サイドマウント時には、押下力算出部６０５は、実施の形態１の方法で押下力を算出するか、もしくは、実施の形態５の方法で押下力を算出することができる。一方、コンプレッションマウント時には、押下力算出部６０５は、たわみの支点及び作用点の関係上、端部に近づくほど押下力の検出値が小さくなり、中央部に近づくほど押下力の検出値が高くなる。このため、式（１）の係数ｋ_１，ｋ_２，…，ｋ_ｎをタッチ位置に応じて異ならせることで、高精度な押下力の算出が可能となる。

なお、実施の形態６では、３つの押下力センサ３０＿ｊ，７０＿ｊ，８０＿ｊを複数箇所に配置した例を説明したが、コンプレッションマウントの判定に必要な押下力センサ８０＿ｊ又はサイドマウントの判定に必要な押下力センサ３０＿ｊ，７０＿ｊ、のいずれか一方を配置してもよい。

また、液晶パネル４０の中央部又は側面に歪みゲージのような感度の高い押下力センサを配置し、たわみをセンシングしてもよい。また、弾性部材３３の下に圧電素子などを設置し弾性部材３３に加わる押下力をセンシングしてもよい。

また、コンプレッションマウント時にたわみをセンシングするための押下力センサ、サイドマウント時に弾性部材３３の変形をセンシングするための押下力センサを検出しやすい位置に配置し、制御装置６００は、感度値の比較の結果に基づいて、押下力算出方式を切り替えてもよい。

《７》変形例．
図８及び図９に示される押下力算出方式の決定処理は、実施の形態２から６にも適用可能である。

また、上記実施の形態１から６のタッチパネル装置１から６の構成を適宜組み合わせることが可能である。

《８》付記．
以上の各実施の形態に記載されている発明の内容を「付記」として記載する。本願の特許請求の範囲には、「発明１」が記載されている。以下の「付記１〜３」には、「発明２」が記載され、「付記４〜７」には、「発明３」が記載され、「付記８〜１０」には、「発明４」が記載され、「付記１１〜１３」には、「発明５」が記載されている。

「付記１」（出願当初の請求項４に対応する。）
タッチ操作が行われる操作面を有するタッチパネルと、
前記タッチパネルを支持する弾性部材と、
前記操作面に付与された押下力に応じたセンサ信号を出力する複数の押下力センサと、
前記タッチ操作の位置を示すタッチ座標を取得する座標検出部と、
前記操作面に押下力が付与されたときに、前記センサ信号に対応する複数の検出値を取得する押下力検出部と、
前記操作面における複数の領域と、前記複数の領域に対応し、前記複数の押下力センサの複数の駆動パターンとを記憶する駆動パターン記憶部から前記複数の駆動パターンを読み込み、前記複数の駆動パターンから前記タッチ座標に対応する領域の駆動パターンを選択する駆動パターン決定部と、
前記複数の押下力センサの内の、前記選択された駆動パターンに従う押下力センサを駆動させるセンサ駆動部と、
前記選択された駆動パターンに従う前記押下力センサから出力された前記センサ信号に対応する検出値を用いて前記押下力を算出する押下力算出部と
を有することを特徴とするタッチパネル装置。

「付記２」（出願当初の請求項５に対応する。）
前記センサ駆動部は、前記選択された駆動パターンに従う前記押下力センサとして、前記押下力の付与によって沈み込みが生じる位置の押下力センサを並列駆動させる、又は前記押下力の付与によって反り上がりが生じる位置の押下力センサを並列駆動させることを特徴とする「付記１」に記載のタッチパネル装置。

「付記３」（出願当初の請求項６に対応する。）
前記センサ駆動部は、前記選択された駆動パターンに従う前記押下力センサとして、前記押下力の付与によって沈み込みが生じる位置の押下力センサと前記押下力の付与によって反り上がりが生じる位置の押下力センサとを駆動させることを特徴とする「付記１又は２」に記載のタッチパネル装置。

「付記４」（出願当初の請求項７に対応する。）
タッチ操作が行われる操作面を有するタッチパネルと、
前記タッチパネルを支持する弾性部材と、
前記操作面に付与された押下力に応じたセンサ信号を出力する複数の押下力センサと、
前記タッチ操作の位置を示すタッチ座標を取得する座標検出部と、
前記操作面に押下力が付与されたときに、前記センサ信号に対応する複数の検出値を取得する押下力検出部と、
前記タッチ操作がシングルタッチ操作であるかマルチタッチ操作であるかを判定するマルチタッチ判定部と、
算出方式記憶部に記憶されている前記シングルタッチ操作が行われたときの押下力算出方式と前記マルチタッチ操作が行われたときの押下力算出方式とから、前記タッチ操作に応じて押下力算出方式を選択し、選択された前記押下力算出方式と前記複数の検出値とを用いて前記押下力を算出する押下力算出部と
を有することを特徴とするタッチパネル装置。

「付記５」（出願当初の請求項８に対応する。）
前記押下力算出部は、前記シングルタッチ操作が行われたときの押下力算出方式として、前記タッチパネルに反り上がりが起こる位置の押下力センサのセンサ値と前記タッチパネルに沈み込みが起こる位置の押下力センサのセンサ値とに基づく算出方式を使用することを特徴とする「付記４」に記載のタッチパネル装置。

「付記６」（出願当初の請求項９に対応する。）
前記押下力算出部は、前記マルチタッチ操作が行われたときの押下力算出方式として、
前記タッチ操作なし時又は前回のタッチ操作時の状態における前記押下力検出部から出力された検出値からの前記押下力センサの検出値の変化量の絶対値の和に基づく算出方式を使用することを特徴とする「付記４又は５」に記載のタッチパネル装置。

「付記７」（出願当初の請求項１０に対応する。）
前記マルチタッチ操作が行われたときに、前記タッチ座標と前記押下力センサとの距離に応じて前記算出方式記憶部に記憶されている押下力算出方式の優先度を決める優先度決定部をさらに有し、
前記押下力算出部は、前記優先度を用いて前記押下力算出方式を決定する
ことを特徴とする「付記４」に記載のタッチパネル装置。

「付記８」（出願当初の請求項１１に対応する。）
タッチ操作が行われる操作面を有するタッチパネルと、
前記タッチパネルを支持する弾性部材と、
前記操作面に付与された押下力に応じたセンサ信号を出力する複数の押下力センサと、
前記タッチ操作の位置を示すタッチ座標を取得する座標検出部と、
前記操作面に押下力が付与されたときに、前記センサ信号に対応する複数の検出値を取得する押下力検出部と、
前記複数の検出値に基づいて前記タッチパネルのたわみ角を算出し、前記たわみ角と前記タッチ座標とに基づいて前記タッチパネルの変位量を算出する変位量推定部と、
前記変位量と前記タッチパネルの剛性とに基づいて前記押下力を算出する押下力算出部と、
を有することを特徴とするタッチパネル装置。

「付記９」（出願当初の請求項１２に対応する。）
前記複数の押下力センサは、前記弾性部材の外側において、前記タッチパネルの反り上がり又は沈み込みを検出する押下力センサを含むことを特徴とする「付記８」に記載のタッチパネル装置。

「付記１０」（出願当初の請求項１３に対応する。）
前記複数の押下力センサは、前記弾性部材の内側において、前記タッチパネルの沈み込みを検出する押下力センサを含むことを特徴とする「付記８又は９」に記載のタッチパネル装置。

「付記１１」（出願当初の請求項１４に対応する。）
タッチ操作が行われる操作面を有するタッチパネルと、
前記タッチパネルを支持する弾性部材と、
前記操作面に付与された押下力に応じたセンサ信号を出力する複数の押下力センサと、
前記タッチ操作の位置を示すタッチ座標を取得する座標検出部と、
前記操作面に押下力が付与されたときに、前記センサ信号に対応する複数の検出値を取得する押下力検出部と、
前記複数の検出値に基づいて前記タッチパネルが設置されているフレーム部の状態を推定する設置状態推定部と、
前記設置状態推定部が推定した前記タッチパネルが設置されているフレーム部の状態と前記タッチ座標とに基づく押下力算出方式を用いて押下力を算出する押下力算出部と、
を有することを特徴とするタッチパネル装置。

「付記１２」（出願当初の請求項１５に対応する。）
前記複数の押下力センサは、
前記弾性部材の外側において前記タッチパネルの反り上がり又は沈み込みを検出する押下力センサと、
前記弾性部材の内側において前記タッチパネルの沈み込みを検出する押下力センサと、
を含むことを特徴とする「付記１１」に記載のタッチパネル装置。

「付記１３」（出願当初の請求項１６に対応する。）
前記複数の押下力センサは、前記タッチパネルの表面を構成する保護ガラスと、前記保護ガラスに接着剤を介して張り付けられたタッチセンサとの間の距離を検出する押下力センサを含むことを特徴とする「付記１１又は１２」に記載のタッチパネル装置。

１，２，３，４，４ａ，５，６ タッチパネル装置、 ２０ タッチセンサ、 ２１ 接着剤、 ２２ 保護ガラス、 ２３ タッチパネル、 ２４ 操作面、 ３０＿１〜３０＿ｎ，３０＿ｊ 押下力センサ、 ３２，３２ａ ＧＮＤ電極部、 ３３ 弾性部材、 ４０ 液晶パネル、 ４１ 基板、 ５１ プロセッサ、 ５２ メモリ、 ６０＿１〜６０＿ｎ，６０＿ｊ 押下力センサ、 ７０＿１〜７０＿ｎ，７０＿ｊ 押下力センサ、 ８０＿１〜８０＿ｎ，８０＿ｊ 押下力センサ、 １００，２００，３００，４００，４００ａ，５００，６００ 制御装置、 １０１ 座標検出部、 １０２ 押下力検出部、 １０３ 算出方式生成部、 １０４ 算出方式記憶部、 １０５ 押下力算出部、 ２０１，３０１ 駆動パターン記憶部、 ２０２，３０２ 駆動パターン決定部、 ２０３，３０３ センサ駆動部、 ２０５，３０５，４０５ａ，５０５，６０５ 押下力算出部、 ４０４ マルチタッチ判定部、 ４０６，６０４ 算出方式記憶部、 ４０７ 優先度決定部、 ５０２ 押下力検出部、 ５０６ 変位量推定部、 ６０３ 設置状態推定部。

本発明の一態様に係るタッチパネル装置は、タッチ操作が行われる操作面を有するタッチパネルと、前記タッチパネルを支持する弾性部材と、前記操作面に付与される押下力の大きさと前記押下力が付与される前記操作面上の位置とに応じて、前記タッチパネルに沈み込みが生じる場合と反り上がりが生じる場合とがある設置位置であって、前記弾性部材より外側の前記設置位置に配置され、前記押下力の前記大きさと前記操作面上の前記位置とに応じたセンサ信号を出力する複数の押下力センサと、前記タッチ操作の位置を示すタッチ座標を取得する座標検出部と、前記操作面に前記押下力が付与されたときに、前記センサ信号に対応する複数の検出値を取得する押下力検出部と、前記操作面における複数の領域と、前記複数の領域に対応し、予め定められた複数の押下力算出方式とを記憶する算出方式記憶部から前記複数の押下力算出方式を読み込み、前記複数の押下力算出方式から前記タッチ座標に対応する領域の押下力算出方式を選択し、選択された前記押下力算出方式と前記複数の検出値とを用いて前記押下力を算出する押下力算出部とを有することを特徴とする。

Claims (18)

1. タッチ操作が行われる操作面を有するタッチパネルと、
   前記タッチパネルを支持する弾性部材と、
   前記操作面に付与された押下力に応じたセンサ信号を出力する複数の押下力センサと、
   前記タッチ操作の位置を示すタッチ座標を取得する座標検出部と、
   前記操作面に押下力が付与されたときに、前記センサ信号に対応する複数の検出値を取得する押下力検出部と、
   前記操作面における複数の領域と、前記複数の領域に対応し、予め定められた複数の押下力算出方式とを記憶する算出方式記憶部から前記複数の押下力算出方式を読み込み、前記複数の押下力算出方式から前記タッチ座標に対応する領域の押下力算出方式を選択し、選択された前記押下力算出方式と前記複数の検出値とを用いて前記押下力を算出する押下力算出部と
   を有することを特徴とするタッチパネル装置。
2. 前記操作面における複数の領域と前記複数の領域に対応する複数の押下力算出方式とを予め生成し、前記算出方式記憶部に記憶させる算出方式生成部をさらに有することを特徴とする請求項１に記載のタッチパネル装置。
3. 前記複数の押下力算出方式の各々は、前記複数の検出値を重み付け加算することによって前記押下力を算出する計算式であることを特徴とする請求項１又は２に記載のタッチパネル装置。
4. タッチ操作が行われる操作面を有するタッチパネルと、
   前記タッチパネルを支持する弾性部材と、
   前記操作面に付与された押下力に応じたセンサ信号を出力する複数の押下力センサと、
   前記タッチ操作の位置を示すタッチ座標を取得する座標検出部と、
   前記操作面に押下力が付与されたときに、前記センサ信号に対応する複数の検出値を取得する押下力検出部と、
   前記操作面における複数の領域と、前記複数の領域に対応し、前記複数の押下力センサの複数の駆動パターンとを記憶する駆動パターン記憶部から前記複数の駆動パターンを読み込み、前記複数の駆動パターンから前記タッチ座標に対応する領域の駆動パターンを選択する駆動パターン決定部と、
   前記複数の押下力センサの内の、前記選択された駆動パターンに従う押下力センサを駆動させるセンサ駆動部と、
   前記選択された駆動パターンに従う前記押下力センサから出力された前記センサ信号に対応する検出値を用いて前記押下力を算出する押下力算出部と
   を有することを特徴とするタッチパネル装置。
5. 前記センサ駆動部は、前記選択された駆動パターンに従う前記押下力センサとして、前記押下力の付与によって沈み込みが生じる位置の押下力センサを並列駆動させる、又は前記押下力の付与によって反り上がりが生じる位置の押下力センサを並列駆動させることを特徴とする請求項４に記載のタッチパネル装置。
6. 前記センサ駆動部は、前記選択された駆動パターンに従う前記押下力センサとして、前記押下力の付与によって沈み込みが生じる位置の押下力センサと前記押下力の付与によって反り上がりが生じる位置の押下力センサとを駆動させることを特徴とする請求項４又は５に記載のタッチパネル装置。
7. タッチ操作が行われる操作面を有するタッチパネルと、
   前記タッチパネルを支持する弾性部材と、
   前記操作面に付与された押下力に応じたセンサ信号を出力する複数の押下力センサと、
   前記タッチ操作の位置を示すタッチ座標を取得する座標検出部と、
   前記操作面に押下力が付与されたときに、前記センサ信号に対応する複数の検出値を取得する押下力検出部と、
   前記タッチ操作がシングルタッチ操作であるかマルチタッチ操作であるかを判定するマルチタッチ判定部と、
   算出方式記憶部に記憶されている前記シングルタッチ操作が行われたときの押下力算出方式と前記マルチタッチ操作が行われたときの押下力算出方式とから、前記タッチ操作に応じて押下力算出方式を選択し、選択された前記押下力算出方式と前記複数の検出値とを用いて前記押下力を算出する押下力算出部と
   を有することを特徴とするタッチパネル装置。
8. 前記押下力算出部は、前記シングルタッチ操作が行われたときの押下力算出方式として、前記タッチパネルに反り上がりが起こる位置の押下力センサのセンサ値と前記タッチパネルに沈み込みが起こる位置の押下力センサのセンサ値とに基づく算出方式を使用することを特徴とする請求項７に記載のタッチパネル装置。
9. 前記押下力算出部は、前記マルチタッチ操作が行われたときの押下力算出方式として、前記タッチ操作なし時又は前回のタッチ操作時の状態における前記押下力検出部から出力された検出値からの前記押下力センサの検出値の変化量の絶対値の和に基づく算出方式を使用することを特徴とする請求項７又は８に記載のタッチパネル装置。
10. 前記マルチタッチ操作が行われたときに、前記タッチ座標と前記押下力センサとの距離に応じて前記算出方式記憶部に記憶されている押下力算出方式の優先度を決める優先度決定部をさらに有し、
    前記押下力算出部は、前記優先度を用いて前記押下力算出方式を決定する
    ことを特徴とする請求項７に記載のタッチパネル装置。
11. タッチ操作が行われる操作面を有するタッチパネルと、
    前記タッチパネルを支持する弾性部材と、
    前記操作面に付与された押下力に応じたセンサ信号を出力する複数の押下力センサと、
    前記タッチ操作の位置を示すタッチ座標を取得する座標検出部と、
    前記操作面に押下力が付与されたときに、前記センサ信号に対応する複数の検出値を取得する押下力検出部と、
    前記複数の検出値に基づいて前記タッチパネルのたわみ角を算出し、前記たわみ角と前記タッチ座標とに基づいて前記タッチパネルの変位量を算出する変位量推定部と、
    前記変位量と前記タッチパネルの剛性とに基づいて前記押下力を算出する押下力算出部と、
    を有することを特徴とするタッチパネル装置。
12. 前記複数の押下力センサは、前記弾性部材の外側において、前記タッチパネルの反り上がり又は沈み込みを検出する押下力センサを含むことを特徴とする請求項１１に記載のタッチパネル装置。
13. 前記複数の押下力センサは、前記弾性部材の内側において、前記タッチパネルの沈み込みを検出する押下力センサを含むことを特徴とする請求項１１又は１２に記載のタッチパネル装置。
14. タッチ操作が行われる操作面を有するタッチパネルと、
    前記タッチパネルを支持する弾性部材と、
    前記操作面に付与された押下力に応じたセンサ信号を出力する複数の押下力センサと、
    前記タッチ操作の位置を示すタッチ座標を取得する座標検出部と、
    前記操作面に押下力が付与されたときに、前記センサ信号に対応する複数の検出値を取得する押下力検出部と、
    前記複数の検出値に基づいて前記タッチパネルが設置されているフレーム部の状態を推定する設置状態推定部と、
    前記設置状態推定部が推定した前記タッチパネルが設置されているフレーム部の状態と前記タッチ座標とに基づく押下力算出方式を用いて押下力を算出する押下力算出部と、
    を有することを特徴とするタッチパネル装置。
15. 前記複数の押下力センサは、
    前記弾性部材の外側において前記タッチパネルの反り上がり又は沈み込みを検出する押下力センサと、
    前記弾性部材の内側において前記タッチパネルの沈み込みを検出する押下力センサと、
    を含むことを特徴とする請求項１４に記載のタッチパネル装置。
16. 前記複数の押下力センサは、前記タッチパネルの表面を構成する保護ガラスと、前記保護ガラスに接着剤を介して張り付けられたタッチセンサとの間の距離を検出する押下力センサを含むことを特徴とする請求項１４又は１５に記載のタッチパネル装置。
17. タッチ操作が行われる操作面を有するタッチパネルと、前記タッチパネルを支持する弾性部材と、前記操作面に付与された押下力に応じたセンサ信号を出力する複数の押下力センサとを有するタッチパネル装置によって実行される押下力算出方法であって、
    前記タッチ操作の位置を示すタッチ座標を取得するステップと、
    前記操作面に押下力が付与されたときに、前記センサ信号に対応する複数の検出値を取得するステップと、
    前記操作面における複数の領域と、前記複数の領域に対応し、予め定められた複数の押下力算出方式とを記憶する算出方式記憶部から前記複数の押下力算出方式を読み込み、前記複数の押下力算出方式から前記タッチ座標に対応する領域の押下力算出方式を選択し、選択された前記押下力算出方式と前記複数の検出値とを用いて前記押下力を算出するステップと
    を有することを特徴とする押下力算出方法。
18. タッチ操作が行われる操作面を有するタッチパネルと、前記タッチパネルを支持する弾性部材と、前記操作面に付与された押下力に応じたセンサ信号を出力する複数の押下力センサとを有するタッチパネル装置、の制御装置によって実行される押下力算出プログラムであって、
    前記制御装置に、
    前記タッチ操作の位置を示すタッチ座標を取得する処理と、
    前記操作面に押下力が付与されたときに、前記センサ信号に対応する複数の検出値を取得する処理と、
    前記操作面における複数の領域と、前記複数の領域に対応し、予め定められた複数の押下力算出方式とを記憶する算出方式記憶部から前記複数の押下力算出方式を読み込み、前記複数の押下力算出方式から前記タッチ座標に対応する領域の押下力算出方式を選択し、選択された前記押下力算出方式と前記複数の検出値とを用いて前記押下力を算出する処理と
    を実行させることを特徴とする押下力算出プログラム。

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