JP3959533B2 - 超音波タッチパネル - Google Patents

Description

【発明の属する技術分野】
本発明は入力用すだれ状電極を備えた圧電板および出力用すだれ状電極を備えた圧電板を非圧電板上に設け、その非圧電板上に人指または物体が接触したことを感知し、その位置を検出する超音波タッチパネルに関する。
【従来の技術】
超音波方式による従来のタッチパネルは、非圧電板に弾性表面波を励振させ、その非圧電板に接触することにより弾性表面波が減衰するということを利用したものである。非圧電板に弾性表面波を励振する従来の方法としては、バルク波振動子を用いたくさび形トランスデューサにより間接的に励振する方法、圧電薄膜トランスデューサにより直接的に励振する方法等が挙げられる。くさび形トランスデューサは超音波による非破壊検査等に用いられているが、くさび角の工作精度の問題等から比較的低い周波数領域においてのみ用いられる。圧電薄膜トランスデューサはＺｎＯ等の圧電薄膜を基板に蒸着しすだれ状電極により弾性表面波を励振する方法で、すだれ状電極の構成により種々の伝送特性を示すことから高周波デバイスとして用いられるが、ＵＨＦ，ＶＨＦ帯に限られるとともに加工性や量産性に問題がある。このようにして、従来の超音波タッチパネルでは応答時間、感度、耐久性、工作精度、加工性、量産性および使用しやすさ等の点で問題があり、使用周波数領域も制限されている。そこで、これらの問題点を解決する超音波タッチパネルが本願発明者により特願平４−２１８３３６等で出願された。この超音波タッチパネルは、圧電薄板とすだれ状電極とから成る超音波デバイスを非圧電板の一方の板面に少なくとも２つ設けて成るものであり、低消費電力で効率良く弾性表面波を非圧電板の板面に励振することができる。従って、一方の超音波デバイスを入力用とし、もう一方の超音波デバイスを出力用とした場合、非圧電板の一方の板面における弾性表面波の伝搬路に人指または物体が接触すれば弾性表面波が減衰または消滅することから、出力用超音波デバイスにおけるすだれ状電極に出力される電気信号も減衰または消滅する。しかし、この超音波タッチパネルを含む従来のタッチパネルは、接触位置の細密さにいっそうの向上を要するとともに、信号処理の仕方が複雑にならざるを得なかった。
【発明が解決しようとする課題】
従来の超音波タッチパネルでは感度、工作精度、加工性、量産性、消費電力等に問題があるばかりでなく、信号処理の仕方や回路構成等にも問題があった。
本発明の目的は、加工性、耐久性および量産性に優れ、低消費電力駆動で応答時間が短く、信号処理の仕方が簡単で、回路の規模も小さく、接触位置の細密な検出が可能で、使用しやすさに優れた超音波タッチパネルを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の超音波タッチパネルは、非圧電板と、超音波送受波手段ＸおよびＹと、前記超音波送受波手段ＸおよびＹに接続された情報処理部から成る超音波タッチパネルであって、
前記各超音波送受波手段は１組の入力用すだれ状電極Ｔ₀と、Ｎ組の入力用すだれ状電極Ｔ_i（ｉ＝１，２，……，Ｎ）と、前記すだれ状電極Ｔ₀に対応する出力用すだれ状電極Ｒ₀と、前記各すだれ状電極Ｔ_iにそれぞれ対応する少なくとも２組の出力用すだれ状電極Ｒ_i1およびＲ_i2（ｉ＝１，２，……，Ｎ）と、圧電板Ｐ_Tと、圧電板Ｐ_Rから成り、
前記すだれ状電極Ｔ₀およびＴ_iは前記圧電板Ｐ_Tの一方の板面に設けられ、前記すだれ状電極Ｒ₀，Ｒ_i1およびＲ_i2は前記圧電板Ｐ_Rの一方の板面に設けられており、
前記圧電板Ｐ_Tは前記圧電板Ｐ_Tの前記一方の板面またはもう一方の板面を介して前記非圧電板の上端面に固着され、前記圧電板Ｐ_Rは前記圧電板Ｐ_Rの前記一方の板面またはもう一方の板面を介して前記非圧電板の前記上端面に固着されており、
前記すだれ状電極Ｒ₀の電極指の方向と、前記すだれ状電極Ｔ₀の電極指の方向は互いに平行で、
前記すだれ状電極Ｒ_i1およびＲ_i2の電極指の方向と、前記すだれ状電極Ｔ_iの電極指の方向とは互いに平行でなく、前記すだれ状電極Ｒ_i1およびＲ_i2の電極指の方向は、前記すだれ状電極Ｔ_iの電極指の方向に対し角αの傾きを有し、
前記すだれ状電極Ｒ_i1およびＲ_i2の電極指に直交する方向での電極指の周期長Ｐ_Nは、前記すだれ状電極Ｔ₀，Ｔ_iおよびＲ₀の電極周期長Ｐとcosαとの積に等しく、
前記すだれ状電極Ｔ₀およびＴ_iは、前記電極周期長Ｐにほぼ対応する周波数の電気信号を入力されることにより、前記圧電板Ｐ_Tに前記電極周期長Ｐとほぼ等しい波長を有する弾性表面波を励振し、該弾性表面波を前記非圧電板の前記上端面の表面近傍に伝搬させた後、前記圧電板Ｐ_Rに伝搬させ、
前記非圧電板に伝搬される前記弾性表面波は１次以上の高次モードの波で、前記１次以上の高次モードの弾性表面波の位相速度は、前記非圧電板単体に伝搬するレイリー波の速度とほぼ等しく、
前記すだれ状電極Ｒ₀は、前記すだれ状電極Ｔ₀によって前記圧電板Ｐ_Tに励振され前記圧電板Ｐ_Rに伝搬した弾性表面波を、位相θ_baseを有する電気信号に変換して出力し、
前記各すだれ状電極Ｒ_i1およびＲ_i2は、前記すだれ状電極Ｔ_iによって前記圧電板Ｐ_Tに励振され前記圧電板Ｐ_Rに伝搬した弾性表面波を、位相θ_j（ｊ＝１，２，……，χ）を有する電気信号Ｅ_j（ｊ＝１，２，……，χ）にそれぞれ変換し、 前記電気信号Ｅ_jは前記電極周期長Ｐにほぼ対応する周波数を有し、
前記位相θ_jを合成することにより生ずる位相Totalθ_jは零であり、前記電気信号Ｅ_jを合成することにより生ずる電気信号TotalＥ_jの振幅は零であって、前記電気信号TotalＥ_jは前記すだれ状電極Ｒ_i1およびＲ_i2において検出されることはなく、
前記各圧電板の厚さｄは前記電極周期長Ｐよりも小さく、
前記非圧電板の厚さは前記電極周期長Ｐのほぼ３倍以上であり、
前記非圧電板単体に伝搬する弾性表面波の位相速度は、前記各圧電板単体に伝搬する弾性表面波の位相速度よりも大きく、
前記すだれ状電極Ｔ_iおよびＲ_i1は前記非圧電板の前記上端面に弾性表面波の伝搬路Ｄ_i1（ｉ＝１，２，……，Ｎ）を形成し、前記各伝搬路Ｄ_i1はそれぞれ微細伝搬路Ｚ_j（ｊ＝１，２，……，χ）で成り、
前記すだれ状電極Ｔ_iおよびＲ_i2は前記非圧電板の前記上端面に弾性表面波の伝搬路Ｄ_i2（ｉ＝１，２，……，Ｎ）を形成し、前記各伝搬路Ｄ_i2はそれぞれ微細伝搬路Ｚ_j（ｊ＝１，２，……，χ）で成り、
前記非圧電板の前記上端面における位置Ｆ_j（ｊ＝１，２，……，χ）は、前記微細伝搬路Ｚ_jに対応し、
前記微細伝搬路Ｚ_jは前記位相θ_jに対応し、
前記情報処理部は、微細伝搬路Ｚ_xに対応する位置Ｆ_xに人指または物体が接触したことを、前記すだれ状電極Ｒ_i1またはＲ_i2のどれかにおいて位相θを有する電気信号Ｅが出力されることにより感知し、前記接触位置Ｆ_xを、前記電気信号Ｅを出力した前記すだれ状電極Ｒ_i1またはＲ_i2を判別することと、前記位相θ_baseと前記位相θとの差を検出することにより特定し、
前記接触位置Ｆ_xは位相θ_xを有する電気信号Ｅ_xに対応し、前記出力電気信号Ｅは前記電気信号TotalＥ_jから前記電気信号Ｅ_xを除いた成分と等しく、前記位相θは前記位相Totalθ_jから前記位相θ_xを除いた成分と等しい。
請求項２に記載の超音波タッチパネルは、前記すだれ状電極Ｔ_iにそれぞれ対応するスイッチＷ_i（ｉ＝１，２，……，Ｎ）を含む超音波タッチパネルであって、
前記スイッチＷ_iの出力端はそれぞれ前記すだれ状電極Ｔ_iの入力端に接続されており、
前記各すだれ状電極Ｒ_i1の出力端は互いに１つの接続点Ｑ₁で接続され、
前記各すだれ状電極Ｒ_i2の出力端は互いに１つの接続点Ｑ₂で接続され、
前記情報処理部は前記スイッチＷ_iを順次に所定の周期で断続し、前記位置Ｆ_xに人指または物体が接触したことを、前記接続点Ｑ₁またはＱ₂において位相θを有する電気信号Ｅが出力されることにより感知し、前記接触位置Ｆ_xを、前記出力電気信号Ｅが検出された前記接続点Ｑ₁またはＱ₂を判別することと、前記出力電気信号Ｅが検出された時に接続されていた前記スイッチＷ_iを特定することと、前記位相θ_baseと前記位相θとの差を検出することにより特定する。
請求項３に記載の超音波タッチパネルは、前記各すだれ状電極Ｒ_i1およびＲ_i2の電極指の方向での交差幅Ｌ_Pの合計が、前記すだれ状電極Ｔ_iの電極交差幅Ｌとsecαとの積にほぼ等しい。
請求項４に記載の超音波タッチパネルは、前記すだれ状電極Ｔ_iに代えてすだれ状電極Ｍ_i（ｉ＝１，２，……，Ｎ）を備えるとともに、接地電極Ｇ_i（ｉ＝１，２，……，Ｎ）、スイッチＷ_i（ｉ＝１，２，……，Ｎ）および移相器Ｓを有する超音波タッチパネルであって、
前記すだれ状電極Ｍ_iの電極周期長および電極交差幅は前記すだれ状電極Ｔ_iの電極周期長Ｐおよび電極交差幅Ｌとそれぞれ等しく、前記すだれ状電極Ｍ_iは前記圧電基板の前記一方の板面上において前記すだれ状電極Ｔ_iと同様な位置に設けられており、
前記接地電極Ｇ_iは前記圧電板Ｐ_Tのもう一方の板面の前記すだれ状電極Ｍ_iに対応する部分に設けられており、
前記圧電板Ｐ_Tは前記接地電極Ｇ_iを介して前記非圧電板の上端面に固着されており、
前記圧電板Ｐ_Rは、前記圧電板Ｐ_Rの前記すだれ状電極Ｒ₀，Ｒ_i1およびＲ_i2を有しない方の板面を介して前記非圧電板の前記上端面に固着されており、
前記すだれ状電極Ｍ_iは、電極Ｍ_i-1およびＭ_i-2から成り、
前記電極Ｍ_i-1の電極指と前記電極Ｍ_i-2の電極指との間の距離には２種類あり、
前記各スイッチＷ_iは２つのスイッチＷ_i1およびＷ_i2から成り、
前記スイッチＷ_i1およびＷ_i2の出力端は前記電極Ｍ_i-1およびＭ_i-2の入力端にそれぞれ接続され、
前記各すだれ状電極Ｒ_i1の出力端は互いに１つの接続点Ｑ₁で接続され、
前記各すだれ状電極Ｒ_i2の出力端は互いに１つの接続点Ｑ₂で接続され、
前記移相器Ｓは少なくとも１つのコイルＬ₁を含み、
前記すだれ状電極Ｒ_i1およびＲ_i2の電極指の方向は、前記すだれ状電極Ｍ_iの電極指の方向に対し角αの傾きを有し、
前記各すだれ状電極Ｒ_i1およびＲ_i2の電極指の方向での交差幅Ｌ_Pの合計は、前記電極交差幅Ｌとsecαとの積にほぼ等しく、
前記各すだれ状電極Ｍ_iおよび前記各接地電極Ｇ_iは、前記各電極Ｍ_i-1と前記各接地電極Ｇ_iとの間および前記各電極Ｍ_i-2と前記各接地電極Ｇ_iとの間に位相差２πｙを有する電気信号Ｖ_iおよびＶ₂を前記移相器Ｓを介して入力されることにより、前記圧電板Ｐ_Tに前記電極周期長Ｐとほぼ等しい波長を有する一方向性の弾性表面波を励振し、該弾性表面波を前記非圧電板の前記上端面の表面近傍に伝搬させた後、前記圧電板Ｐ_Rに伝搬させ、
前記電気信号Ｖ₁およびＶ₂は前記電極周期長Ｐにほぼ対応する周波数を有し、
前記電極Ｍ_i-1の電極指と前記電極Ｍ_i-2の電極指との間の距離のうち短い方の距離ｘＰにおいて、ｘ＜１／２で、同時に、前記電気信号Ｖ₁とＶ₂との間の前記位相差２πｙにおいて、ｘ＋ｙ＝±１／２が成り立ち、
前記情報処理部は前記スイッチＷ_iを順次に所定の周期で断続し、前記位置Ｆ_xに人指または物体が接触したことを、前記接続点Ｑ₁またはＱ₂において位相θを有する電気信号Ｅが出力されることにより感知し、前記接触位置Ｆ_xを、前記出力電気信号Ｅが検出された前記接続点Ｑ₁またはＱ₂を判別することと、前記出力電気信号Ｅが検出された時に接続されていた前記スイッチＷ_iを特定することと、前記位相θ_baseと前記位相θとの差を検出することにより特定する。
請求項５に記載の超音波タッチパネルは、前記超音波送受波手段Ｘにおける前記すだれ状電極Ｔ₀とＲ₀との間の弾性表面波の伝搬路を遅延素子とする発振器が構成されていて、
前記超音波送受波手段Ｘにおける前記すだれ状電極Ｒ₀の出力端は、前記超音波送受波手段ＸおよびＹにおけるそれぞれの前記すだれ状電極Ｔ₀の入力端に増幅器Ａ_Xを介して接続されている。
請求項６に記載の超音波タッチパネルは、前記超音波送受波手段Ｘにおける前記伝搬路Ｄ_i1およびＤ_i2と、前記超音波送受波手段Ｙにおける前記伝搬路Ｄ_i1およびＤ_i2とが互いに直交している。
請求項７に記載の超音波タッチパネルは、前記各超音波送受波手段における前記伝搬路Ｄ_i1およびＤ_i2が互いに隣接するかまたは一部分を重複させている。
請求項８に記載の超音波タッチパネルは、前記非圧電板の下端面が支持基板で支持されている。
請求項９に記載の超音波タッチパネルは、前記各圧電板が圧電セラミックで成り、該圧電セラミックの分極軸の方向は該圧電セラミックの厚さ方向と平行である。
請求項１０に記載の超音波タッチパネルは、前記各圧電板がＰＶＤＦその他の圧電性高分子化合物で成る。
【発明の実施の形態】
本発明の超音波タッチパネルは、非圧電板と、超音波送受波手段ＸおよびＹと、その超音波送受波手段ＸおよびＹに接続された情報処理部から成る。
本発明の超音波タッチパネルの第１の構造は、各超音波送受波手段が１組の入力用すだれ状電極Ｔ₀と、Ｎ組の入力用すだれ状電極Ｔ_i（ｉ＝１，２，……，Ｎ）と、すだれ状電極Ｔ₀に対応する出力用すだれ状電極Ｒ₀と、各すだれ状電極Ｔ_iにそれぞれ対応する少なくとも２組の出力用すだれ状電極Ｒ_i1およびＲ_i2（ｉ＝１，２，……，Ｎ）と、圧電板Ｐ_Tと、圧電板Ｐ_Rから成るものである。すだれ状電極Ｔ₀およびＴ_iは圧電板Ｐ_Tの一方の板面に設けられ、すだれ状電極Ｒ₀，Ｒ_i1およびＲ_i2は圧電板Ｐ_Rの一方の板面に設けられている。圧電板Ｐ_Tは圧電板Ｐ_Tのどちらか一方の板面を介して非圧電板の上端面に固着され、圧電板Ｐ_Rは圧電板Ｐ_Rのどちらか一方の板面を介して非圧電板の上端面に固着されている。すだれ状電極Ｒ₀の電極指の方向と、すだれ状電極Ｔ₀の電極指の方向は互いに平行である。すだれ状電極Ｒ_i1およびＲ_i2の電極指の方向と、すだれ状電極Ｔ_iの電極指の方向とは互いに平行でなく、すだれ状電極Ｒ_i1およびＲ_i2の電極指の方向は、すだれ状電極Ｔ_iの電極指の方向に対し角αの傾きを有する。すだれ状電極Ｒ_i1およびＲ_i2の電極指に直交する方向での電極指の周期長Ｐ_Nは、すだれ状電極Ｔ₀，Ｔ_iおよびＲ₀の電極周期長Ｐとcosαとの積に等しくなるような大きさに設定される。各すだれ状電極Ｒ_i1およびＲ_i2の電極指の方向での交差幅Ｌ_Pの合計は、すだれ状電極Ｔ_iの電極交差幅Ｌとsecαとの積にほぼ等しくなるような大きさに設定される。
本発明の超音波タッチパネルの第１の構造では、電極周期長Ｐにほぼ対応する周波数の電気信号をすだれ状電極Ｔ₀およびＴ_iに入力する構造を採用することにより、圧電板Ｐ_Tに電極周期長Ｐとほぼ等しい波長を有する弾性表面波を励振し、その弾性表面波を非圧電板の上端面の表面近傍に伝搬することができる。各圧電板の厚さｄが電極周期長Ｐよりも小さく、非圧電板の厚さが電極周期長Ｐのほぼ３倍以上であり、非圧電板単体に伝搬する弾性表面波の位相速度が、各圧電板単体に伝搬する弾性表面波の位相速度よりも大きいことから、非圧電板の内部には超音波を漏洩させることなく、非圧電板の表面近傍に効率よく弾性表面波を伝搬させることができる。従って、低消費電力駆動が可能となるばかりでなく、非圧電板の支持が容易になる。非圧電板を支持する場合には、非圧電板の上端面を除く部分の支持が可能である。
非圧電板の上端面に伝搬した弾性表面波は１次以上の高次モードの波である。１次以上の高次モードの弾性表面波の位相速度が、非圧電板単体に伝搬するレイリー波の速度とほぼ等しくなるような構造を採用することにより、すだれ状電極Ｔ₀およびＴ_iから加えられる電気的エネルギーが弾性表面波に変換される度合を大きくすることができるだけでなく、圧電板Ｐ_Tと非圧電板との界面での音響インピーダンスの不整合等によって生じる反射等を除去することができる。
すだれ状電極Ｔ₀によって励振され非圧電板の上端面に伝搬された弾性表面波は、圧電板Ｐ_Rに伝搬された後、すだれ状電極Ｒ₀によって位相θ_baseを有する電気信号に変換されて出力される。一方、各すだれ状電極Ｔ_iによって励振され非圧電板の上端面に伝搬された弾性表面波は、圧電板Ｐ_Rに伝搬された後、各すだれ状電極Ｒ_i1およびＲ_i2によって位相θ_j（ｊ＝１，２，……，χ）を有する電気信号Ｅ_j（ｊ＝１，２，……，χ）にそれぞれ変換される。電気信号Ｅ_jは電極周期長Ｐにほぼ対応する周波数を有する。位相θ_jを合成することにより生ずる位相Totalθ_jは零となり、電気信号Ｅ_jを合成することにより生ずる電気信号TotalＥ_jの振幅は零となる。つまり、電気信号TotalＥ_jは各すだれ状電極Ｒ_i1およびＲ_i2において検出されることはない。
本発明の超音波タッチパネルの第１の構造では、非圧電板の上端面において、すだれ状電極Ｔ_iおよびＲ_i1は弾性表面波の伝搬路Ｄ_i1（ｉ＝１，２，……，Ｎ）を形成し、すだれ状電極Ｔ_iおよびＲ_i2は弾性表面波の伝搬路Ｄ_i2（ｉ＝１，２，……，Ｎ）を形成する。各伝搬路Ｄ_i1はそれぞれ微細伝搬路Ｚ_j（ｊ＝１，２，……，χ）で成り、各伝搬路Ｄ_i2もまたそれぞれ微細伝搬路Ｚ_j（ｊ＝１，２，……，χ）で成る。微細伝搬路Ｚ_jはそれぞれ位相θ_jに対応している。また、非圧電板の上端面における位置Ｆ_j（ｊ＝１，２，……，χ）を、微細伝搬路Ｚ_jに対応させることができる。微細伝搬路Ｚ_xに対応する位置Ｆ_xに人指または物体が接触すると、各すだれ状電極Ｒ_i1またはＲ_i2のどれかにおいて位相θを有する出力電気信号Ｅが情報処理部によって検出される。つまり、非圧電板の上端面を接触しない場合には、各すだれ状電極Ｒ_i1またはＲ_i2において弾性表面波から変換される電気信号TotalＥ_jは均衡がとれて零であったものが、接触により超音波の微細伝搬路Ｚ_xが遮断されると、その微細伝搬路Ｚ_xに対応する弾性表面波が各すだれ状電極Ｒ_i1またはＲ_i2において位相θ_xを有する電気信号Ｅ_xに変換されることがないので、全体としての均衡が崩れて各すだれ状電極Ｒ_i1またはＲ_i2において出力電気信号Ｅが検出されることになる。従って、出力電気信号Ｅは電気信号TotalＥ_jから電気信号Ｅ_xを除いた成分と等しくなり、出力電気信号Ｅの位相θは位相Totalθ_jから位相θ_xを除いた成分と等しくなる。本発明の超音波タッチパネルの情報処理部では、電気信号Ｅを出力したすだれ状電極Ｒ_i1またはＲ_i2を判別することと、位相θ_baseと位相θとの差を検出することにより、微細伝搬路Ｚ_xに対応する接触位置Ｆ_xを特定している。
本発明の超音波タッチパネルの第１の構造では、すだれ状電極Ｔ_iにそれぞれ対応するスイッチＷ_i（ｉ＝１，２，……，Ｎ）を備えることが可能である。スイッチＷ_iの出力端はそれぞれすだれ状電極Ｔ_iの入力端に接続される。また、各すだれ状電極Ｒ_i1の出力端は互いに１つの接続点Ｑ₁で接続され、各すだれ状電極Ｒ_i2の出力端は互いに１つの接続点Ｑ₂で接続される。このとき、情報処理部はまず第１に、スイッチＷ_iを順次に所定の周期で断続する機能を有する。第２に、位置Ｆ_xに人指または物体が接触したことを、接続点Ｑ₁またはＱ₂において位相θを有する電気信号Ｅが出力されることにより感知する。第３に、出力電気信号Ｅが検出された接続点Ｑ₁またはＱ₂を判別する。第４に、出力電気信号Ｅが検出された時に接続されていたスイッチＷ_iを特定する。そして第５に、位相θ_baseと位相θとの差を検出することにより、微細伝搬路Ｚ_xに対応する接触位置Ｆ_xを特定する。
本発明の超音波タッチパネルの第２の構造は、各超音波送受波手段が１組の入力用すだれ状電極Ｔ₀と、Ｎ組の入力用すだれ状電極Ｍ_i（ｉ＝１，２，……，Ｎ）と、Ｎ個の接地電極Ｇ_i（ｉ＝１，２，……，Ｎ）と、すだれ状電極Ｔ₀に対応する出力用すだれ状電極Ｒ₀と、各すだれ状電極Ｍ_iにそれぞれ対応する少なくとも２組の出力用すだれ状電極Ｒ_i1およびＲ_i2（ｉ＝１，２，……，Ｎ）と、圧電板Ｐ_Tと、圧電板Ｐ_Rと、Ｎ組のスイッチＷ_i（ｉ＝１，２，……，Ｎ）と、移相器Ｓから成るものである。すだれ状電極Ｔ₀およびＭ_iは圧電板Ｐ_Tの一方の板面に設けられ、接地電極Ｇ_iは圧電板Ｐ_Tのもう一方の板面のすだれ状電極Ｍ_iに対応する部分に設けられており、圧電板Ｐ_Tは接地電極Ｇ_iを介して非圧電板の上端面に固着されている。すだれ状電極Ｒ₀は圧電板Ｐ_Rの一方の板面のすだれ状電極Ｔ₀に対向する部分に設けられ、すだれ状電極Ｒ_i1およびＲ_i2は圧電板Ｐ_Rの一方の板面の各すだれ状電極Ｍ_iに対向する部分に設けられており、圧電板Ｐ_Rは圧電板Ｐ_Rのもう一方の板面を介して非圧電板の上端面に固着されている。すだれ状電極Ｍ_iは、電極Ｍ_i-1およびＭ_i-2から成り、電極Ｍ_i-1の電極指と電極Ｍ_i-2の電極指との間の距離には２種類ある。移相器Ｓは少なくとも１つのコイルＬ₁を含む。すだれ状電極Ｒ₀の電極指の方向と、すだれ状電極Ｔ₀の電極指の方向は互いに平行である。すだれ状電極Ｒ_i1およびＲ_i2の電極指の方向と、すだれ状電極Ｍ_iの電極指の方向とは互いに平行でなく、すだれ状電極Ｒ_i1およびＲ_i2の電極指の方向は、すだれ状電極Ｍ_iの電極指の方向に対し角αの傾きを有する。すだれ状電極Ｒ_i1およびＲ_i2の電極指に直交する方向での電極指の周期長Ｐ_Nは、すだれ状電極Ｔ₀，Ｍ_iおよびＲ₀の電極周期長Ｐとcosαとの積に等しくなるような大きさに設定される。すだれ状電極Ｒ_i1およびＲ_i2の電極指の方向での交差幅Ｌ_Pの合計は、すだれ状電極Ｍ_iの電極交差幅Ｌとsecαとの積に等しくなるような大きさに設定される。スイッチＷ_iはスイッチＷ_i-1およびスイッチＷ_i-2から成り、スイッチＷ_i-1の出力端は電極Ｍ_i-1の入力端に接続され、スイッチＷ_i-2の出力端は電極Ｍ_i-2の入力端に接続されている。各すだれ状電極Ｒ_i1の出力端は互いに１つの接続点Ｑ₁で接続され、各すだれ状電極Ｒ_i2の出力端は互いに１つの接続点Ｑ₂で接続される。
本発明の超音波タッチパネルの第２の構造では、電極周期長Ｐにほぼ対応する周波数の電気信号をすだれ状電極Ｔ₀に入力することにより、圧電板Ｐ_Tに電極周期長Ｐとほぼ等しい波長を有する一方向性の弾性表面波を励振し、その弾性表面波を非圧電板の上端面の表面近傍に伝搬することができる。また、各電極Ｍ_i-1と各接地電極Ｇ_iとの間および各電極Ｍ_i-2と各接地電極Ｇ_iとの間に位相差２πｙを有する電気信号Ｖ_iおよびＶ₂を移相器Ｓを介して入力することにより、圧電板Ｐ_Tに電極周期長Ｐとほぼ等しい波長を有する一方向性の弾性表面波を励振し、その弾性表面波を非圧電板の上端面の表面近傍に伝搬することができる。一方向性の弾性表面波の励振は、よりいっそうの低消費電力駆動を可能にする。電気信号Ｖ_iおよびＶ₂の周波数は電極周期長Ｐにほぼ対応している。ここで、電極Ｍ_i-1の電極指と電極Ｍ_i-2の電極指との間の距離のうち短い方の距離ｘＰにおいて、ｘ＜１／２で、同時に、電気信号Ｖ_iとＶ₂との間の位相差２πｙにおいて、ｘ＋ｙ＝±１／２が成り立つ場合に、圧電板Ｐ_Tに一方向性の弾性表面波が励振される。たとえば、ｘが１／４のときにはｙ＝１／４またはｙ＝−３／４となる。つまり、距離ｘＰをＰ／４とし、位相差２πｙをπ／２（９０°）または−３π／２（−２７０°）とする電気信号Ｖ_iおよびＶ₂を入力することにより、圧電板Ｐ_Tに一方向性の弾性表面波を励振することが可能となる。各圧電板の厚さｄが電極周期長Ｐよりも小さく、非圧電板の厚さが電極周期長Ｐのほぼ３倍以上であり、非圧電板単体に伝搬する弾性表面波の位相速度が、各圧電板単体に伝搬する弾性表面波の位相速度よりも大きいことから、非圧電板の内部には超音波を漏洩させることなく、非圧電板の表面近傍に効率よく弾性表面波を伝搬させることができる。従って、低消費電力駆動が可能となるばかりでなく、非圧電板の支持が容易になる。非圧電板を支持する場合には、非圧電板の上端面を除く部分の支持が可能である。
非圧電板の上端面に伝搬した弾性表面波は１次以上の高次モードの波である。この１次以上の高次モードの弾性表面波の位相速度が非圧電板単体に伝搬するレイリー波の速度とほぼ等しくなるような構造を採用することにより、すだれ状電極Ｔ₀およびＭ_iから加えられる電気的エネルギーが弾性表面波に変換される度合を大きくすることができるだけでなく、圧電板Ｐ_Tと非圧電板との界面での音響インピーダンスの不整合等によって生じる反射等を除去することができる。
すだれ状電極Ｔ₀によって励振され非圧電板の上端面に伝搬された弾性表面波は、圧電板Ｐ_Rに伝搬された後、すだれ状電極Ｒ₀によって位相θ_baseを有する電気信号に変換され、すだれ状電極Ｒ₀から出力される。一方、各すだれ状電極Ｍ_iおよび各接地電極Ｇ_iによって励振され、非圧電板の上端面に伝搬された一方向性の弾性表面波は、圧電板Ｐ_Rに伝搬された後、各すだれ状電極Ｒ_i1およびＲ_i2によって位相θ_j（ｊ＝１，２，……，χ）を有する電気信号Ｅ_j（ｊ＝１，２，……，χ）にそれぞれ変換される。電気信号Ｅ_jは電極周期長Ｐにほぼ対応する周波数を有する。位相θ_jを合成することにより生ずる位相Totalθ_jは零であり、電気信号Ｅ_jを合成することにより生ずる電気信号TotalＥ_jの振幅は零である。つまり、電気信号TotalＥ_jは各すだれ状電極Ｒ_i1およびＲ_i2において検出されることはない。
本発明の超音波タッチパネルの第２の構造では、非圧電板の上端面において、すだれ状電極Ｍ_iおよびＲ_i1は弾性表面波の伝搬路Ｄ_i1（ｉ＝１，２，……，Ｎ）を形成し、すだれ状電極Ｍ_iおよびＲ_i2は弾性表面波の伝搬路Ｄ_i2（ｉ＝１，２，……，Ｎ）を形成する。各伝搬路Ｄ_i1はそれぞれ微細伝搬路Ｚ_j（ｊ＝１，２，……，χ）で成り、各伝搬路Ｄ_i2もまたそれぞれ微細伝搬路Ｚ_j（ｊ＝１，２，……，χ）で成る。微細伝搬路Ｚ_jはそれぞれ位相θ_jに対応している。また、非圧電板の上端面における位置Ｆ_j（ｊ＝１，２，……，χ）を、微細伝搬路Ｚ_jに対応させることができる。微細伝搬路Ｚ_xに対応する位置Ｆ_xに人指または物体が接触すると、すだれ状電極Ｒ_i1またはＲ_i2のどれかにおいて位相θを有する出力電気信号Ｅが情報処理部によって検出される。つまり、非圧電板の上端面を接触すると、超音波の微細伝搬路Ｚ_xが遮断されることから、その微細伝搬路Ｚ_xに対応する弾性表面波が各すだれ状電極Ｒ_i1またはＲ_i2において位相θ_xを有する電気信号Ｅ_xに変換されることがないので、全体としての均衡が崩れて各すだれ状電極Ｒ_i1またはＲ_i2において出力電気信号Ｅが検出されることになる。従って、出力電気信号Ｅは電気信号TotalＥ_jから電気信号Ｅ_xを除いた成分と等しくなり、出力電気信号Ｅの位相θは位相Totalθ_jから位相θ_xを除いた成分と等しくなる。本発明の超音波タッチパネルの情報処理部では、まず第１に、スイッチＷ_iを順次に所定の周期で断続する機能を有する。この場合、スイッチＷ_i-1とそれに対応するスイッチＷ_i-2とは常に同じ状態に置かれる。たとえば、スイッチＷ_2-1が接続していればスイッチＷ_2-2も接続している。このようにして、すだれ状電極Ｍ_iに順次に所定の周期で電気信号を入力できる。第２に、位置Ｆ_xに人指または物体が接触したことを、接続点Ｑ₁またはＱ₂において位相θを有する電気信号Ｅが出力されることにより感知する。第３に、出力電気信号Ｅが検出された接続点Ｑ₁またはＱ₂を判別する。第４に、出力電気信号Ｅが検出された時に接続されていたスイッチＷ_iを特定する。そして第５に、位相θ_baseと位相θとの差を検出することにより、微細伝搬路Ｚ_xに対応する接触位置Ｆ_xを特定する。
本発明の超音波タッチパネルでは、超音波送受波手段Ｘにおけるすだれ状電極Ｔ₀とＲ₀との間の弾性表面波の伝搬路を遅延素子とする発振器を構成することが可能である。このとき、超音波送受波手段Ｘにおけるすだれ状電極Ｒ₀の出力端は、超音波送受波手段ＸおよびＹにおけるそれぞれのすだれ状電極Ｔ₀の入力端に増幅器Ａ_Xを介して接続される。このようにして、低電圧で、低消費電力駆動が可能となる。
本発明の超音波タッチパネルでは、超音波送受波手段Ｘにおける伝搬路Ｄ_i1およびＤ_i2と、超音波送受波手段Ｙにおける伝搬路Ｄ_i1およびＤ_i2とを互いに直交させる構造を採用することにより、互いに直交するそれらの伝搬路をそれぞれＸ軸およびＹ軸とする２次元の座標に対応させることが可能となる。
本発明の超音波タッチパネルでは、伝搬路Ｄ_i1およびＤ_i2を互いに隣接させるかまたは一部分を重複させる構造、すなわち、伝搬路Ｄ_i1，Ｄ_i2，Ｄ_(i+1)1，Ｄ_(i+1)2……，が互いに隣接するかまたは一部分が重複した構造を採用することにより、非圧電板の上端面にまんべんなく弾性表面波を伝搬させることができる。
本発明の超音波タッチパネルでは、各圧電板として圧電セラミックを採用し、その圧電セラミックの分極軸の方向と厚さ方向とを平行にする構造を採用することにより、圧電板Ｐ_Tに効率よく弾性表面波を励振し非圧電板の表面近傍に伝搬させ、その非圧電板の表面近傍に伝搬した弾性表面波を効率よく圧電板Ｐ_Rに伝搬することを可能にする。
本発明の超音波タッチパネルでは、各圧電板としてＰＶＤＦその他の高分子圧電フィルムを採用することにより、圧電板Ｐ_Tに効率よく弾性表面波を励振し非圧電板の表面近傍に伝搬さ、その非圧電板の表面近傍に伝搬した弾性表面波を効率よく圧電板Ｐ_Rに伝搬することを可能にする。
【実施例】
図１は本発明の超音波タッチパネルの第１の実施例を示す断面図である。本実施例は非圧電板１、支持基板２、情報処理部３、スイッチＷ₁，Ｗ₂、増幅器Ａ_X、Ｘ軸方向の超音波送受波手段ＸおよびＹ軸方向の超音波送受波手段Ｙから成る。超音波送受波手段Ｘはすだれ状電極Ｔ_X0、すだれ状電極Ｔ_X1，Ｔ_X2、すだれ状電極Ｒ_X0、すだれ状電極Ｒ_X11，Ｒ_X12，Ｒ_X13，Ｒ_X14，Ｒ_X21，Ｒ_X22，Ｒ_X23，Ｒ_X24、圧電板Ｐ_TXおよび圧電板Ｐ_RXから成る。超音波送受波手段Ｙはすだれ状電極Ｔ_Y0、すだれ状電極Ｔ_Y1，Ｔ_Y2、すだれ状電極Ｒ_Y0、すだれ状電極Ｒ_Y11，Ｒ_Y12，Ｒ_Y13，Ｒ_Y14，Ｒ_Y21，Ｒ_Y22，Ｒ_Y23，Ｒ_Y24、圧電板Ｐ_TYおよび圧電板Ｐ_RYから成る。各すだれ状電極はアルミニウム薄膜で成る。但し、図１では非圧電板１、支持基板２、圧電板Ｐ_TX，圧電板Ｐ_RX、すだれ状電極Ｔ_X1およびＲ_X11のみが描かれている。各圧電板は厚さ１５０μｍの圧電セラミックで成る。非圧電板１は厚さ１．５ｍｍのガラスで成る。各圧電板は非圧電板１の上端面に厚さ約２０μｍのエポキシ系樹脂によって固着されている。非圧電板１の下端面は支持基板２に固着され支持されている。
図２は図１の超音波タッチパネルの平面図である。図２では非圧電板１、各圧電板および各すだれ状電極のみが描かれている。すだれ状電極Ｔ_X0，Ｔ_X1およびＴ_X2は圧電板Ｐ_TXの上端面に設けられ、すだれ状電極Ｒ_X0，Ｒ_X11，Ｒ_X12，Ｒ_X13，Ｒ_X14，Ｒ_X21，Ｒ_X22，Ｒ_X23およびＲ_X24は圧電板Ｐ_RXの上端面に設けられ、すだれ状電極Ｔ_Y0，Ｔ_Y1およびＴ_Y2は圧電板Ｐ_TYの上端面に設けられ、すだれ状電極Ｒ_Y0，Ｒ_Y11，Ｒ_Y12，Ｒ_Y13，Ｒ_Y14，Ｒ_Y21，Ｒ_Y22，Ｒ_Y23およびＲ_Y24は圧電板Ｐ_RYの上端面に設けられている。このようにして、各すだれ状電極は各圧電板の上端面に設けられているが、下端面に設けられた構造、すなわち各すだれ状電極が各圧電板と非圧電板１との界面に設けられた構造も可能である。また、本実施例では各圧電板がそれぞれ独立した構造を有しているが、隣あった２つの圧電板どうしが結合して一体となった構造を採用することも可能である。すだれ状電極Ｔ_X0，Ｒ_X0，Ｔ_Y0およびＲ_Y0は同様な構造を有し、それらの電極交差幅はすだれ状電極Ｔ_X1，Ｔ_X2，Ｔ_Y1およびＴ_Y2よりも短い。すだれ状電極Ｔ_X1，Ｔ_X2，Ｔ_Y1およびＴ_Y2は同様な構造を有する。また、すだれ状電極Ｒ_X11，Ｒ_X12，Ｒ_X13，Ｒ_X14，Ｒ_X21，Ｒ_X22，Ｒ_X23，Ｒ_X24，Ｒ_Y11，Ｒ_Y12，Ｒ_Y13，Ｒ_Y14，Ｒ_Y21，Ｒ_Y22，Ｒ_Y23およびＲ_Y24は同様な構造を有する。すだれ状電極Ｒ_X11，Ｒ_X12，Ｒ_X13，Ｒ_X14，Ｒ_X21，Ｒ_X22，Ｒ_X23およびＲ_X24の電極指の方向と、すだれ状電極Ｔ_X1およびＴ_X2の電極指の方向とは互いに平行ではない。すだれ状電極Ｒ_Y11，Ｒ_Y12，Ｒ_Y13，Ｒ_Y14，Ｒ_Y21，Ｒ_Y22，Ｒ_Y23およびＲ_Y24の電極指の方向と、すだれ状電極Ｔ_Y1およびＴ_Y2の電極指の方向とは互いに平行ではない。
図３は図１の超音波タッチパネルの部分拡大平面図である。図３では各すだれ状電極の位置関係が示される。各すだれ状電極はそれぞれ１０対の電極指を有する。すだれ状電極Ｔ_X0，Ｒ_X0，Ｔ_Y0およびＲ_Y0の電極交差幅は１ｍｍ、電極周期長Ｐは４００μｍである。すだれ状電極Ｔ_X1，Ｔ_X2，Ｔ_Y1およびＴ_Y2の電極交差幅Ｌは１２ｍｍ、電極周期長Ｐは４００μｍである。すだれ状電極Ｒ_X11，Ｒ_X12，Ｒ_X13およびＲ_X14それぞれの、すだれ状電極Ｔ_X1の電極指の方向での交差幅Ｌ_Nの合計は、すだれ状電極Ｔ_X1の電極交差幅Ｌと等しく、すだれ状電極Ｒ_X21，Ｒ_X22，Ｒ_X23およびＲ_X24それぞれの、すだれ状電極Ｔ_X2の電極指の方向での交差幅Ｌ_Nの合計は、すだれ状電極Ｔ_X2の電極交差幅Ｌと等しい。また、すだれ状電極Ｒ_Y11，Ｒ_Y12，Ｒ_Y13およびＲ_Y14それぞれの、すだれ状電極Ｔ_Y1の電極指の方向での交差幅Ｌ_Nの合計は、すだれ状電極Ｔ_Y1の電極交差幅Ｌと等しく、すだれ状電極Ｒ_Y21，Ｒ_Y22，Ｒ_Y23およびＲ_Y24それぞれの、すだれ状電極Ｔ_Y2の電極指の方向での交差幅Ｌ_Nの合計は、すだれ状電極Ｔ_Y2の電極交差幅Ｌと等しい。本実施例の超音波タッチパネルでは、非圧電板１の上端面において、すだれ状電極Ｒ_X11，Ｒ_X12，Ｒ_X13，Ｒ_X14，Ｒ_X21，Ｒ_X22，Ｒ_X23およびＲ_X24における各交差幅Ｌ_Nの範囲内の、すだれ状電極Ｔ_X1およびＴ_X2の電極指の方向に沿った位置Ｆ_j（ｊ＝１，２，……，χ）を人指または物体で接触した場合に、その位置を検出することができる。同様にして、すだれ状電極Ｒ_Y11，Ｒ_Y12，Ｒ_Y13，Ｒ_Y14，Ｒ_Y21，Ｒ_Y22，Ｒ_Y23およびＲ_Y24における各交差幅Ｌ_Nの範囲内の、すだれ状電極Ｔ_Y1およびＴ_Y2の電極指の方向に沿った位置Ｆ_j（ｊ＝１，２，……，χ）を人指または物体で接触した場合に、その位置を検出することができる。
図４はすだれ状電極Ｒ_X11を示す平面図である。すだれ状電極Ｒ_X11，Ｒ_X12，Ｒ_X13，Ｒ_X14，Ｒ_X21，Ｒ_X22，Ｒ_X23およびＲ_X24の電極指の方向はすだれ状電極Ｔ_X1およびＴ_X2の電極指の方向に対して角αの傾きを有し、すだれ状電極Ｒ_Y11，Ｒ_Y12，Ｒ_Y13，Ｒ_Y14，Ｒ_Y21，Ｒ_Y22，Ｒ_Y23およびＲ_Y24の電極指の方向はすだれ状電極Ｔ_Y1およびＴ_Y2の電極指の方向に対して角αの傾きを有する。すだれ状電極Ｒ_X11，Ｒ_X12，Ｒ_X13，Ｒ_X14，Ｒ_X21，Ｒ_X22，Ｒ_X23，Ｒ_X24，Ｒ_Y11，Ｒ_Y12，Ｒ_Y13，Ｒ_Y14，Ｒ_Y21，Ｒ_Y22，Ｒ_Y23およびＲ_Y24の電極指に直交する方向での電極指の周期長Ｐ_Nは、電極周期長Ｐとcosαとの積に等しくなるような大きさに設定されている。すだれ状電極Ｒ_X11、Ｒ_X12、Ｒ_X13およびＲ_X14の電極指の方向でのそれぞれの交差幅Ｌ_Pは交差幅Ｌ_Nとsecαとの積に等しい。つまり、交差幅Ｌ_Pの合計は、電極交差幅Ｌとsecαとの積に等しくなるような大きさに設定されている。同様にして、すだれ状電極Ｒ_X21、Ｒ_X22、Ｒ_X23およびＲ_X24の電極指の方向でのそれぞれの交差幅Ｌ_Pの合計は、電極交差幅Ｌとsecαとの積に等しくなるような大きさに設定されている。すだれ状電極Ｒ_Y11、Ｒ_Y12、Ｒ_Y13およびＲ_Y14の電極指の方向でのそれぞれの交差幅Ｌ_Pの合計は、電極交差幅Ｌとsecαとの積に等しくなるような大きさに設定されている。すだれ状電極Ｒ_Y21、Ｒ_Y22、Ｒ_Y23およびＲ_Y24の電極指の方向でのそれぞれの交差幅Ｌ_Pの合計は、電極交差幅Ｌとsecαとの積に等しくなるような大きさに設定されている。
図５は図１の超音波タッチパネルの駆動回路を示す図である。情報処理部３は８つの位相比較器４、コンピュータ５およびスイッチ切り替え器６から成る。スイッチＷ₁の出力端はすだれ状電極Ｔ_X1およびＴ_Y1の入力端に接続され、スイッチＷ₂の出力端はすだれ状電極Ｔ_X2およびＴ_Y2の入力端に接続されている。すだれ状電極Ｒ_X11とＲ_X21、すだれ状電極Ｒ_X12とＲ_X22、すだれ状電極Ｒ_X13とＲ_X23、およびすだれ状電極Ｒ_X14とＲ_X24において、それぞれ２つの出力端は互いに接続点Ｑ_X1，Ｑ_X2，Ｑ_X3およびＱ_X4で接続され、各増幅器ＡＭＰを介して各位相比較器４の入力端に接続されている。すだれ状電極Ｒ_Y11とＲ_Y21、すだれ状電極Ｒ_Y12とＲ_Y22、すだれ状電極Ｒ_Y13とＲ_Y23、およびすだれ状電極Ｒ_Y14とＲ_Y24において、それぞれ２つの出力端は互いに接続点Ｑ_Y1，Ｑ_Y2，Ｑ_Y3およびＱ_Y4で接続され、各増幅器ＡＭＰを介して各位相比較器４の入力端に接続されている。
図５の駆動回路において、すだれ状電極Ｔ_X0，Ｔ_X1およびＴ_X2から電極周期長Ｐにほぼ対応する周波数の電気信号を入力すると、圧電板Ｐ_TXに電極周期長Ｐとほぼ等しい波長を有する弾性表面波が励振され、非圧電板１の上端面の表面近傍に伝搬される。すだれ状電極Ｔ_X0によって励振され非圧電板１の上端面の表面近傍に伝搬された弾性表面波は、圧電板Ｐ_RXに伝搬された後、すだれ状電極Ｒ_X0によって位相θ_baseを有する電気信号に変換され出力される。すだれ状電極Ｒ_X0によって出力された電気信号は増幅器Ａ_Xによって増幅される。増幅された電気信号の一部▲１▼はすだれ状電極Ｔ_X0およびＴ_Y0に再び入力される。このようにして、すだれ状電極Ｔ_X0とＲ_X0との間の弾性表面波の伝搬路を遅延素子とする発振器を構成することができる。すだれ状電極Ｒ_X0から出力され、増幅された電気信号の残部▲２▼は４つの位相比較器４の入力端に接続される。すだれ状電極Ｔ_X1によって励振され非圧電板１の上端面の表面近傍に伝搬された弾性表面波は、圧電板Ｐ_RXに伝搬された後、すだれ状電極Ｒ_X11、Ｒ_X12、Ｒ_X13およびＲ_X14それぞれによって位相θ_j（ｊ＝１，２，……，χ）を有する電気信号Ｅ_j（ｊ＝１，２，……，χ）に変換される。すだれ状電極Ｔ_X2によって励振され非圧電板１の上端面の表面近傍に伝搬された弾性表面波は、圧電板Ｐ_RXに伝搬された後、すだれ状電極Ｒ_X21、Ｒ_X22、Ｒ_X23およびＲ_X24それぞれによって位相θ_j（ｊ＝１，２，……，χ）を有する電気信号Ｅ_j（ｊ＝１，２，……，χ）に変換される。電気信号Ｅ_jは電極周期長Ｐにほぼ対応する周波数を有する。位相θ_jを合成することにより生ずる位相Totalθ_jは零であり、電気信号Ｅ_jを合成することにより生ずる電気信号TotalＥ_jの振幅は零である。つまり、電気信号TotalＥ_jは各すだれ状電極Ｒ_X11，Ｒ_X12，Ｒ_X13，Ｒ_X14，Ｒ_X21，Ｒ_X22，Ｒ_X23およびＲ_X24において検出されることはない。
図５の駆動回路において、すだれ状電極Ｔ_Y0，Ｔ_Y1およびＴ_Y2から電極周期長Ｐにほぼ対応する周波数の電気信号を入力すると、圧電板Ｐ_TYに電極周期長Ｐとほぼ等しい波長を有する弾性表面波が励振され、非圧電板１の上端面の表面近傍に伝搬される。すだれ状電極Ｔ_Y0によって励振され非圧電板１の上端面の表面近傍に伝搬された弾性表面波は、圧電板Ｐ_RYに伝搬された後、すだれ状電極Ｒ_Y0によって位相θ_baseを有する電気信号に変換され出力される。すだれ状電極Ｒ_Y0によって出力された電気信号は増幅器Ａ_Yによって増幅される。増幅された電気信号の一部▲３▼はスイッチ切り替え器６の入力端に入力され、残部▲４▼は４つの位相比較器４の入力端に接続される。スイッチ切り替え器６はコンピュータ５の指令によってスイッチＷ₁およびＷ₂を交互に切り替え、電気信号▲３▼をすだれ状電極Ｔ_X1およびＴ_Y1と、すだれ状電極Ｔ_X2およびＴ_Y2に交互に入力する。すだれ状電極Ｔ_Y1によって励振され非圧電板１の上端面の表面近傍に伝搬された弾性表面波は、圧電板Ｐ_RYに伝搬された後、すだれ状電極Ｒ_Y11，Ｒ_Y12，Ｒ_Y13およびＲ_Y14それぞれによって位相θ_j（ｊ＝１，２，……，χ）を有する電気信号Ｅ_j（ｊ＝１，２，……，χ）に変換される。すだれ状電極Ｔ_Y2によって励振され非圧電板１の上端面の表面近傍に伝搬された弾性表面波は、圧電板Ｐ_RYに伝搬された後、すだれ状電極Ｒ_Y21，Ｒ_Y22，Ｒ_Y23およびＲ_Y24それぞれによって位相θ_j（ｊ＝１，２，……，χ）を有する電気信号Ｅ_j（ｊ＝１，２，……，χ）に変換される。電気信号Ｅ_jは電極周期長Ｐにほぼ対応する周波数を有する。位相θ_jを合成することにより生ずる位相Totalθ_jは零であり、電気信号Ｅ_jを合成することにより生ずる電気信号TotalＥ_jの振幅は零である。つまり、電気信号TotalＥ_jは各すだれ状電極Ｒ_Y11，Ｒ_Y12，Ｒ_Y13，Ｒ_Y14，Ｒ_Y21，Ｒ_Y22，Ｒ_Y23およびＲ_Y24において検出されることはない。
第１の実施例の超音波タッチパネルでは、非圧電板１の上端面において、すだれ状電極Ｔ_X1およびＴ_X2と、すだれ状電極Ｒ_X11，Ｒ_X12，Ｒ_X13，Ｒ_X14，Ｒ_X21，Ｒ_X22，Ｒ_X23およびＲ_X24との間に弾性表面波の伝搬路Ｄ_X11，Ｄ_X12，Ｄ_X13，Ｄ_X14，Ｄ_X21，Ｄ_X22，Ｄ_X23およびＤ_X24が形成される。同様にして、すだれ状電極Ｔ_Y1およびＴ_Y2と、すだれ状電極Ｒ_Y11，Ｒ_Y12，Ｒ_Y13，Ｒ_Y14，Ｒ_Y21，Ｒ_Y22，Ｒ_Y23およびＲ_Y24との間に弾性表面波の伝搬路Ｄ_Y11，Ｄ_Y12，Ｄ_Y13，Ｄ_Y14，Ｄ_Y21，Ｄ_Y22，Ｄ_Y23およびＤ_Y24が形成される。各伝搬路はそれぞれ微細伝搬路Ｚ_j（ｊ＝１，２，……，χ）から成る。第１の実施例の超音波タッチパネルでは、位相θ_jを位置Ｆ_jに対応させることが可能である。また、位置Ｆ_jを微細伝搬路Ｚ_jに対応させることが可能である。もしも、位置Ｆ_xを接触すると、すだれ状電極Ｒ_X11，Ｒ_X12，Ｒ_X13，Ｒ_X14，Ｒ_X21，Ｒ_X22，Ｒ_X23およびＲ_X24のどれかにおいて位相θを有する電気信号Ｅが出力されるとともに、すだれ状電極Ｒ_Y11，Ｒ_Y12，Ｒ_Y13，Ｒ_Y14，Ｒ_Y21，Ｒ_Y22，Ｒ_Y23およびＲ_Y24のどれかにおいて位相θを有する電気信号Ｅが出力される。接触位置Ｆ_xは、微細伝搬路Ｚ_xに対応するとともに、位相θ_xを有する電気信号Ｅ_xに対応する。このとき、出力電気信号Ｅは電気信号TotalＥ_jから電気信号Ｅ_xを除いた成分と等しく（Ｅ＝TotalＥ_j−Ｅ_x＝−Ｅ_x）、出力電気信号Ｅの位相θは位相Totalθ_jから位相θ_xを除いた成分と等しくなる（θ＝Totalθ_j−θ_x＝−θ_x）。つまり、非圧電板１の上端面を接触しない場合には、電気信号TotalＥ_jは均衡がとれて零であったものが、接触により超音波の微細伝搬路Ｚ_xが遮断されると、その微細伝搬路Ｚ_xに対応する弾性表面波が電気信号Ｅ_xに変換されることがないので、全体としての均衡が崩れて位相θを有する電気信号Ｅが出力されることになる。位相比較器４は位相θ_baseと位相θとの差（θ_base−θ）を検出し、コンピュータ５は、この位相差（θ_base−θ）から接触した微細伝搬路Ｚ_xに対応する接触位置Ｆ_xを検出する。第１の実施例の超音波タッチパネルでは、コンピュータ５は、スイッチ切り替え器６に指令を出してスイッチＷ₁およびＷ₂を交互に切り替えるとともに、出力電気信号Ｅが検出された時に接続されていたスイッチＷ₁またはＷ₂を特定することができる。従って、接触位置Ｆ_xに対応する微細伝搬路Ｚ_xが伝搬路Ｄ_X11，Ｄ_X12，Ｄ_X13，Ｄ_X14，Ｄ_Y11，Ｄ_Y12，Ｄ_Y13およびＤ_Y14で成るグループに含まれるのか、または伝搬路Ｄ_X21，Ｄ_X22，Ｄ_X23，Ｄ_X24，Ｄ_Y21，Ｄ_Y22，Ｄ_Y23およびＤ_Y24で成るグループに含まれるのかが分かる。また、位相差（θ_base−θ）が検出されたときの位相比較器４を特定することにより、接触位置Ｆ_xに対応する微細伝搬路Ｚ_xが伝搬路Ｄ_X11およびＤ_X21で成る対に含まれるのか、伝搬路Ｄ_X12およびＤ_X22で成る対に含まれるのか、伝搬路Ｄ_X13およびＤ_X23で成る対に含まれるのか、伝搬路Ｄ_X14およびＤ_X24で成る対に含まれるのか、伝搬路Ｄ_Y11およびＤ_Y21で成る対に含まれるのか、伝搬路Ｄ_Y12およびＤ_Y22で成る対に含まれるのか、伝搬路Ｄ_Y13およびＤ_Y23で成る対に含まれるのか、伝搬路Ｄ_Y14およびＤ_Y24で成る対に含まれるのかが分かる。このようにして、出力電気信号Ｅが検出された時に接続されていたスイッチＷ₁またはＷ₂を特定するとともに、位相差（θ_base−θ）が検出された位相比較器４を特定することにより、接触位置Ｆ_xに対応する微細伝搬路Ｚ_xを含む伝搬路が判明する。さらに、この位相差（θ_base−θ）から接触位置Ｆ_xを特定することができる。本実施例の超音波タッチパネルでは、超音波送受波手段Ｘにおける各伝搬路と、超音波送受波手段Ｙにおける各伝搬路とが互いに直交している。従って、互いに直交するそれらの伝搬路をそれぞれＸ軸およびＹ軸とする２次元の座標に対応させることができる。超音波送受波手段Ｘにおける各伝搬路どうしは互いに隣接しており、超音波送受波手段Ｙにおける各伝搬路どうしは互いに隣接している。従って、非圧電板１の上端面にまんべんなく弾性表面波を伝搬させることができるので、より細密な接触位置の検出が可能であり、非圧電板１の上端面を隙間なく利用できる。
図６は圧電板Ｐ_TXの異なる２つの電気的境界条件下での位相速度差から算出した電気機械結合係数ｋ²と、弾性表面波の周波数ｆと圧電板Ｐ_TXの厚さｄとの積（ｆｄ）との関係を示す特性図である。但し、図６では、非圧電板１が、非圧電板１単体を伝搬する弾性表面波の横波の速度が３０９１ｍ／ｓで縦波の速度が５５９２ｍ／ｓであるような材質で成る場合の特性図が示される。この横波速度３０９１ｍ／ｓおよび縦波速度５５９２ｍ／ｓという値は、圧電板Ｐ_TX単体の場合の横波速度２４５０ｍ／ｓおよび縦波速度４３９０ｍ／ｓそれぞれのほぼ１．３倍である。図６では、入力用すだれ状電極に加えられる電気的エネルギーは特に１次モードの弾性表面波に最も効率よく変換されることが分かる。入力用すだれ状電極に加えられる電気的エネルギーが１次モードの弾性表面波に最も変換されやすいのはｆｄ値が約１．３ＭＨｚ・ｍｍのときで、このときｋ²は最大値の約４．７％を示す。ここでのｋ²値は、弾性表面波用の圧電基板として実用域にあるＬｉＮｂＯ₃単結晶が５％程度の値であることと比較しても評価に値することが明らかである。
図７は圧電板Ｐ_TXを伝搬する弾性表面波の速度分散曲線を示す特性図であり、ｆｄ値に対する各モードの位相速度を示す図である。但し、図７では、非圧電板１が図６と同様な材質で成る場合の特性図が示される。○印は、入力用すだれ状電極に加えられる電気的エネルギーが各モードの弾性表面波に最も効率よく変換されるｆｄ値（図６から算出した値で、ｋ²が最大値を示すｆｄ値）を示す。１次以上の高次モードの○印における位相速度はほぼ一定（約２９８０ｍ／ｓ）で、非圧電板１単体に伝搬するレイリー波速度（２８５０ｍ／ｓ）とほぼ等しい。
図８は圧電板Ｐ_TXの異なる２つの電気的境界条件下での位相速度差から算出したｋ²値と、ｆｄ値との関係を示す特性図である。但し、図８では、非圧電板１が、非圧電板１単体を伝搬する弾性表面波の横波の速度が４２０３ｍ／ｓで縦波の速度が７６０４ｍ／ｓであるような材質で成る場合の特性図が示される。この横波速度４２０３ｍ／ｓおよび縦波速度７６０４ｍ／ｓという値は、圧電板Ｐ_TX単体の場合の横波速度２４５０ｍ／ｓおよび縦波速度４３９０ｍ／ｓそれぞれのほぼ１．７倍である。図８では、入力用すだれ状電極に加えられる電気的エネルギーは特に１次モードの弾性表面波に最も効率よく変換されることが分かる。入力用すだれ状電極に加えられる電気的エネルギーが１次モードの弾性表面波に最も変換されやすいのはｆｄ値が約０．７ＭＨｚ・ｍｍのときで、このときｋ²は最大値の約１４．０％を示す。
図９は圧電板Ｐ_TXを伝搬する弾性表面波の速度分散曲線を示す特性図であり、ｆｄ値に対する各モードの位相速度を示す図である。但し、図９では、非圧電板１が図８と同様な材質で成る場合の特性図が示される。○印は、入力用すだれ状電極に加えられる電気的エネルギーが各モードの弾性表面波に最も効率よく変換されるｆｄ値（図８から算出した値で、ｋ²が最大値を示すｆｄ値）を示す。１次以上の高次モードの○印における位相速度はほぼ一定（約３８００ｍ／ｓ）で、非圧電板１単体に伝搬するレイリー波速度（３８６０ｍ／ｓ）とほぼ等しい。図６〜９より、非圧電板１に効率よく伝搬される弾性表面波は１次以上の高次モードの波であることが分かる。また、入力用すだれ状電極に加えられる電気的エネルギーが１次以上の高次モードの弾性表面波に最も変換されやすい位相速度は、非圧電板１単体に伝搬するレイリー波速度とほぼ等しい。同様にして、出力用すだれ状電極において１次以上の高次モードの弾性表面波が電気信号に変換される場合、その弾性表面波の位相速度が非圧電板１単体に伝搬するレイリー波速度とほぼ等しいときに効率よく電気信号に変換される。
図１０は非圧電板１の上端面の接触位置Ｆ_xと、超音波送受波手段ＸまたはＹにおける位相比較器４で検出される位相差（θ_base−θ）との関係を示す特性図である。但し、位置Ｆ_xとＦ_x-1との距離は０．５ｍｍとした。位置Ｆ_xが零から１２ｍｍの間であるのは、すだれ状電極Ｔ_X1，Ｔ_X2，Ｔ_Y1またはＴ_Y2の電極交差幅Ｌが１２ｍｍであることによる。位置Ｆ_xと位相差（θ_base−θ）との間には良好な線形性があることが分かる。このようにして、位相差（θ_base−θ）から接触した位置Ｆ_xを判別することが可能となる。
図１１は本発明の超音波タッチパネルの第２の実施例を示す部分断面図である。本実施例は第１の実施例のすだれ状電極Ｔ_X1，Ｔ_X2，Ｔ_Y1およびＴ_Y2がすだれ状電極Ｍ_X1，Ｍ_X2，Ｍ_Y1およびＭ_Y2に置き換わり、スイッチＷ₁がスイッチＷ₁₁およびＷ₁₂に置き換わり、スイッチＷ₂がスイッチＷ₂₁およびＷ₂₂に置き換わるとともに、新たに接地電極Ｇ_X1，Ｇ_X2，Ｇ_Y1，Ｇ_Y2および移相器Ｓが加わったものである。図１１ではすだれ状電極Ｍ_X1、接地電極Ｇ_X1および移相器Ｓの関係が描かれている。接地電極Ｇ_X1，Ｇ_X2，Ｇ_Y1およびＧ_Y2はアルミニウム薄膜で成り、同様な構造を成す。接地電極Ｇ_X1およびＧ_X2は、圧電板Ｐ_TXの下端面のすだれ状電極Ｍ_X1およびＭ_X2に対応する部分にそれぞれ設けられ、接地電極Ｇ_Y1およびＧ_Y2は、圧電板Ｐ_TYのすだれ状電極Ｍ_Y1およびＭ_Y2に対応する部分にそれぞれ設けられている。移相器ＳはコイルＬ₁を含む。
図１２は図１１の超音波タッチパネルの部分拡大平面図である。図１２では各すだれ状電極の位置関係が示される。すだれ状電極Ｍ_X1，Ｍ_X2，Ｍ_Y1およびＭ_Y2はそれぞれ１０対の電極指を有し、電極交差幅Ｌは１２ｍｍ、電極周期長Ｐは４００μｍである。すだれ状電極Ｒ_X11，Ｒ_X12，Ｒ_X13およびＲ_X14それぞれの、すだれ状電極Ｍ_X1の電極指の方向での交差幅Ｌ_Nの合計は、すだれ状電極Ｍ_X1の電極交差幅Ｌと等しく、すだれ状電極Ｒ_X21，Ｒ_X22，Ｒ_X23およびＲ_X24それぞれの、すだれ状電極Ｍ_X2の電極指の方向での交差幅Ｌ_Nの合計は、すだれ状電極Ｍ_X2の電極交差幅Ｌと等しい。また、すだれ状電極Ｒ_Y11，Ｒ_Y12，Ｒ_Y13およびＲ_Y14それぞれの、すだれ状電極Ｍ_Y1の電極指の方向での交差幅Ｌ_Nの合計は、すだれ状電極Ｍ_Y1の電極交差幅Ｌと等しく、すだれ状電極Ｒ_Y21，Ｒ_Y22，Ｒ_Y23およびＲ_Y24それぞれの、すだれ状電極Ｍ_Y2の電極指の方向での交差幅Ｌ_Nの合計は、すだれ状電極Ｍ_Y2の電極交差幅Ｌと等しい。本実施例の超音波タッチパネルでは、非圧電板１の上端面において、すだれ状電極Ｒ_X11，Ｒ_X12，Ｒ_X13，Ｒ_X14，Ｒ_X21，Ｒ_X22，Ｒ_X23およびＲ_X24における各交差幅Ｌ_Nの範囲内の、すだれ状電極Ｍ_X1およびＭ_X2の電極指の方向に沿った位置Ｆ_j（ｊ＝１，２，……，χ）を人指または物体で接触した場合に、その位置を検出することができる。同様にして、すだれ状電極Ｒ_Y11，Ｒ_Y12，Ｒ_Y13，Ｒ_Y14，Ｒ_Y21，Ｒ_Y22，Ｒ_Y23およびＲ_Y24における各交差幅Ｌ_Nの範囲内の、すだれ状電極Ｍ_Y1およびＭ_Y2の電極指の方向に沿った位置Ｆ_j（ｊ＝１，２，……，χ）を人指または物体で接触した場合に、その位置を検出することができる。
図１３はすだれ状電極Ｍ_X1を示す平面図である。すだれ状電極Ｍ_X1は電極Ｍ_X1-1およびＭ_X1-2から成り、電極Ｍ_X1-1の電極指と電極Ｍ_X1-2の電極指との間の距離には２種類あって、そのうち短い方の距離ｘＰは１００μｍである。すだれ状電極Ｍ_X2，Ｍ_Y1およびＭ_Y2はすだれ状電極Ｍ_X1と同様な構造を成す。
図１４は図１１の超音波タッチパネルの駆動回路を示す図である。スイッチＷ₁₁の出力端はすだれ状電極Ｍ_X1-1およびＭ_Y1-1の入力端に接続され、スイッチＷ₁₂の出力端はすだれ状電極Ｍ_X1-2およびＭ_Y1-2の入力端に接続され、スイッチＷ₂₁の出力端はすだれ状電極Ｍ_X2-1およびＭ_Y2-1の入力端に接続され、スイッチＷ₂₂の出力端はすだれ状電極Ｍ_X2-2およびＭ_Y2-2の入力端に接続されている。すだれ状電極Ｒ_X11とＲ_X21、すだれ状電極Ｒ_X12とＲ_X22、すだれ状電極Ｒ_X13とＲ_X23、およびすだれ状電極Ｒ_X14とＲ_X24において、それぞれ２つの出力端は互いに接続点Ｑ_X1，Ｑ_X2，Ｑ_X3およびＱ_X4で接続され、各増幅器ＡＭＰを介して各位相比較器４の入力端に接続されている。すだれ状電極Ｒ_Y11とＲ_Y21、すだれ状電極Ｒ_Y12とＲ_Y22、すだれ状電極Ｒ_Y13とＲ_Y23、およびすだれ状電極Ｒ_Y14とＲ_Y24において、それぞれ２つの出力端は互いに接続点Ｑ_Y1，Ｑ_Y2，Ｑ_Y3およびＱ_Y4で接続され、各増幅器ＡＭＰを介して各位相比較器４の入力端に接続されている。
図１４の駆動回路では、すだれ状電極Ｔ_X0，Ｒ_X0，Ｔ_Y0およびＲ_Y0は図５の駆動回路と同様な機能を果たす。また、すだれ状電極Ｒ_X11，Ｒ_X12，Ｒ_X13，Ｒ_X14，Ｒ_X21，Ｒ_X22，Ｒ_X23，Ｒ_X24，Ｒ_Y11，Ｒ_Y12，Ｒ_Y13，Ｒ_Y14，Ｒ_Y21，Ｒ_Y22，Ｒ_Y23およびＲ_Y24についても図５の駆動回路と同様な機能を果たす。電極Ｍ_X1-1と接地電極Ｇ_X1との間および電極Ｍ_X1-2と接地電極Ｇ_X1との間に位相差が９０°または−２７０°の電気信号Ｖ_iおよびＶ₂が移相器Ｓおよびスイッチ切り替え器６を介してスイッチＷ₁₁およびＷ₁₂から入力されると、圧電板Ｐ_TXに電極周期長Ｐとほぼ等しい波長を有する一方向性の弾性表面波が励振され、非圧電板１の上端面の表面近傍に伝搬される。ここで、電極Ｍ_X1-1の電極指と電極Ｍ_X1-2の電極指との間の距離のうち短い方の距離ｘＰにおいて、ｘ＜１／２で、同時に、電気信号Ｖ₁とＶ₂との間の位相差２πｙにおいて、ｘ＋ｙ＝±１／２が成り立つ場合に、圧電板Ｐ_TXに一方向性の弾性表面波が励振される。たとえば、ｘが１／４のときにはｙ＝１／４またはｙ＝−３／４となる。つまり、距離ｘＰをＰ／４とし、位相差２πｙをπ／２（９０°）または−３π／２（−２７０°）とする電気信号Ｖ₁およびＶ₂を入力することにより、圧電板Ｐ_TXに一方向性の弾性表面波を励振することが可能となる。このようにして、すだれ状電極Ｍ_X1と接地電極Ｇ_X1によって圧電板Ｐ_TXに一方向性の弾性表面波を励振することができる。同様にして、すだれ状電極Ｍ_X2と接地電極Ｇ_X2によって圧電板Ｐ_TXに一方向性の弾性表面波を励振することができる。また、すだれ状電極Ｍ_Y1と接地電極Ｇ_Y1、およびすだれ状電極Ｍ_Y2と接地電極Ｇ_Y2によって圧電板Ｐ_TYに一方向性の弾性表面波を励振することができる。電気信号▲３▼は移相器Ｓを介してスイッチ切り替え器６の入力端に入力される。スイッチ切り替え器６はコンピュータ５の指令によってスイッチＷ₁₁およびＷ₁₂と、スイッチＷ₂₁およびＷ₂₂とを交互に切り替え、電気信号▲３▼をすだれ状電極Ｍ_X1およびＭ_Y1と、すだれ状電極Ｍ_X2およびＭ_Y2に交互に入力する。このとき、スイッチＷ₁₁が接続されればスイッチＷ₁₂も接続され、またスイッチＷ₂₁が接続されればスイッチＷ₂₂も接続される。
第２の実施例の超音波タッチパネルでは、非圧電板１の上端面において、すだれ状電極Ｍ_X1およびＭ_X2と、すだれ状電極Ｒ_X11，Ｒ_X12，Ｒ_X13，Ｒ_X14，Ｒ_X21，Ｒ_X22，Ｒ_X23およびＲ_X24との間に弾性表面波の伝搬路Ｄ_X11，Ｄ_X12，Ｄ_X13，Ｄ_X14，Ｄ_X21，Ｄ_X22，Ｄ_X23およびＤ_X24が形成される。同様にして、すだれ状電極Ｍ_Y1およびＭ_Y2と、すだれ状電極Ｒ_Y11，Ｒ_Y12，Ｒ_Y13，Ｒ_Y14，Ｒ_Y21，Ｒ_Y22，Ｒ_Y23およびＲ_Y24との間に弾性表面波の伝搬路Ｄ_Y11，Ｄ_Y12，Ｄ_Y13，Ｄ_Y14，Ｄ_Y21，Ｄ_Y22，Ｄ_Y23およびＤ_Y24が形成される。各伝搬路はそれぞれ微細伝搬路Ｚ_j（ｊ＝１，２，……，χ）から成る。第２の実施例の超音波タッチパネルでは、位相θ_jを位置Ｆ_jに対応させることが可能である。また、位置Ｆ_jを微細伝搬路Ｚ_jに対応させることが可能である。もしも、位置Ｆ_xを接触すると、すだれ状電極Ｒ_X11，Ｒ_X12，Ｒ_X13，Ｒ_X14，Ｒ_X21，Ｒ_X22，Ｒ_X23およびＲ_X24のどれかにおいて位相θを有する電気信号Ｅが出力されるとともに、すだれ状電極Ｒ_Y11，Ｒ_Y12，Ｒ_Y13，Ｒ_Y14，Ｒ_Y21，Ｒ_Y22，Ｒ_Y23およびＲ_Y24のどれかにおいて位相θを有する電気信号Ｅが出力される。接触位置Ｆ_xは、微細伝搬路Ｚ_xに対応するとともに、位相θ_xを有する電気信号Ｅ_xに対応する。このとき、出力電気信号Ｅは電気信号TotalＥ_jから電気信号Ｅ_xを除いた成分と等しく（Ｅ＝TotalＥ_j−Ｅ_x＝−Ｅ_x）、出力電気信号Ｅの位相θは位相Totalθ_jから位相θ_xを除いた成分と等しくなる（θ＝Totalθ_j−θ_x＝−θ_x）。位相比較器４は位相θ_baseと位相θとの差（θ_base−θ）を検出し、コンピュータ５は、この位相差（θ_base−θ）から接触した微細伝搬路Ｚ_xに対応する接触位置Ｆ_xを検出する。
第２の実施例の超音波タッチパネルでは、コンピュータ５は、スイッチ切り替え器６に指令を出してスイッチＷ₁₁およびＷ₁₂と、スイッチＷ₂₁およびＷ₂₂とを交互に切り替えるとともに、出力電気信号Ｅが検出された時に接続されていたスイッチＷ₁₁およびＷ₁₂、またはスイッチＷ₂₁およびＷ₂₂を特定することができる。また、位相差（θ_base−θ）が検出された位相比較器４を特定することができる。従って、接触位置Ｆ_xに対応する微細伝搬路Ｚ_xを含む伝搬路が判明するだけでなく、この位相差（θ_base−θ）から接触位置Ｆ_xを特定することができる。
【発明の効果】
本発明の超音波タッチパネルは、非圧電板と、超音波送受波手段ＸおよびＹと、その超音波送受波手段ＸおよびＹに接続された情報処理部から成る簡単な構造を有する。各超音波送受波手段は１組の入力用すだれ状電極Ｔ₀と、Ｎ組の入力用すだれ状電極Ｔ_i（ｉ＝１，２，……，Ｎ）と、すだれ状電極Ｔ₀に対応する出力用すだれ状電極Ｒ₀と、各すだれ状電極Ｔ_iにそれぞれ対応する少なくとも２組の出力用すだれ状電極Ｒ_i1およびＲ_i2（ｉ＝１，２，……，Ｎ）と、圧電板Ｐ_Tと、圧電板Ｐ_Rから成る。すだれ状電極Ｔ₀およびＴ_iは圧電板Ｐ_Tの一方の板面に設けられ、すだれ状電極Ｒ₀，Ｒ_i1およびＲ_i2は圧電板Ｐ_Rの一方の板面に設けられている。圧電板Ｐ_Tは圧電板Ｐ_Tのどちらか一方の板面を介して非圧電板の上端面に固着され、圧電板Ｐ_Rは圧電板Ｐ_Rのどちらか一方の板面を介して非圧電板の上端面に固着されている。すだれ状電極Ｒ₀の電極指の方向と、すだれ状電極Ｔ₀の電極指の方向は互いに平行である。すだれ状電極Ｒ_i1およびＲ_i2の電極指の方向は、すだれ状電極Ｔ_iの電極指の方向に対し角αの傾きを有する。すだれ状電極Ｒ_i1およびＲ_i2の電極指に直交する方向での電極指の周期長Ｐ_Nは、すだれ状電極Ｔ₀，Ｔ_iおよびＲ₀の電極周期長Ｐとcosαとの積に等しくなるような大きさに設定される。各すだれ状電極Ｒ_i1およびＲ_i2の電極指の方向での交差幅Ｌ_Pの合計は、すだれ状電極Ｔ_iの電極交差幅Ｌとsecαとの積にほぼ等しくなるような大きさに設定される。
本発明の超音波タッチパネルでは、電極周期長Ｐにほぼ対応する周波数の電気信号をすだれ状電極Ｔ₀およびＴ_iに入力する構造を採用することにより、圧電板Ｐ_Tに電極周期長Ｐとほぼ等しい波長を有する弾性表面波を励振し、その弾性表面波を非圧電板の上端面の表面近傍に伝搬することができる。各圧電板の厚さｄが電極周期長Ｐよりも小さく、非圧電板の厚さが電極周期長Ｐのほぼ３倍以上であり、非圧電板単体に伝搬する弾性表面波の位相速度が、各圧電板単体に伝搬する弾性表面波の位相速度よりも大きいことから、非圧電板の内部には超音波を漏洩させることなく、非圧電板の表面近傍に効率よく弾性表面波を伝搬させることができる。従って、低消費電力駆動が可能となるばかりでなく、非圧電板の支持が容易になる。非圧電板を支持する場合には、非圧電板の上端面を除く部分の支持が可能である。
非圧電板の上端面に伝搬した弾性表面波は１次以上の高次モードの波である。１次以上の高次モードの弾性表面波の位相速度が、非圧電板単体に伝搬するレイリー波の速度とほぼ等しくなるような構造を採用することにより、すだれ状電極Ｔ₀およびＴ_iから加えられる電気的エネルギーが弾性表面波に変換される度合を大きくすることができるだけでなく、圧電板Ｐ_Tと非圧電板との界面での音響インピーダンスの不整合等によって生じる反射等を除去することができる。
すだれ状電極Ｔ₀によって励振され非圧電板の上端面に伝搬された弾性表面波は、圧電板Ｐ_Rに伝搬された後、すだれ状電極Ｒ₀によって位相θ_baseを有する電気信号に変換されて出力される。一方、各すだれ状電極Ｔ_iによって励振され非圧電板の上端面に伝搬された弾性表面波は、圧電板Ｐ_Rに伝搬された後、各すだれ状電極Ｒ_i1およびＲ_i2によって位相θ_j（ｊ＝１，２，……，χ）を有する電気信号Ｅ_j（ｊ＝１，２，……，χ）にそれぞれ変換される。電気信号Ｅ_jは電極周期長Ｐにほぼ対応する周波数を有する。位相θ_jを合成することにより生ずる位相Totalθ_jは零となり、電気信号Ｅ_jを合成することにより生ずる電気信号TotalＥ_jの振幅は零となることから、電気信号TotalＥ_jは各すだれ状電極Ｒ_i1およびＲ_i2において検出されることはない。
本発明の超音波タッチパネルでは、非圧電板の上端面において、すだれ状電極Ｔ_iおよびＲ_i1は弾性表面波の伝搬路Ｄ_i1（ｉ＝１，２，……，Ｎ）を形成し、すだれ状電極Ｔ_iおよびＲ_i2は弾性表面波の伝搬路Ｄ_i2（ｉ＝１，２，……，Ｎ）を形成する。伝搬路Ｄ_i1およびＤ_i2のそれぞれは微細伝搬路Ｚ_j（ｊ＝１，２，……，χ）で成る。微細伝搬路Ｚ_jはそれぞれ位相θ_jに対応している。また、非圧電板の上端面における位置Ｆ_j（ｊ＝１，２，……，χ）を、微細伝搬路Ｚ_jに対応させることができる。微細伝搬路Ｚ_xに対応する位置Ｆ_xに人指または物体が接触すると、各すだれ状電極Ｒ_i1またはＲ_i2のどれかにおいて位相θを有する出力電気信号Ｅが情報処理部によって検出される。非圧電板の上端面を接触すると超音波の微細伝搬路Ｚ_xが遮断され、その微細伝搬路Ｚ_xに対応する弾性表面波は各すだれ状電極Ｒ_i1またはＲ_i2において位相θ_xを有する電気信号Ｅ_xに変換されることがないので、全体としての均衡が崩れて各すだれ状電極Ｒ_i1またはＲ_i2において出力電気信号Ｅが検出されることになる。従って、出力電気信号Ｅは電気信号TotalＥ_jから電気信号Ｅ_xを除いた成分と等しくなり、出力電気信号Ｅの位相θは位相Totalθ_jから位相θ_xを除いた成分と等しくなる。本発明の超音波タッチパネルの情報処理部では、電気信号Ｅを出力したすだれ状電極Ｒ_i1またはＲ_i2を判別することと、位相θ_baseと位相θとの差を検出することにより、微細伝搬路Ｚ_xに対応する接触位置Ｆ_xを特定している。
本発明の超音波タッチパネルでは、すだれ状電極Ｔ_iにそれぞれ対応するスイッチＷ_i（ｉ＝１，２，……，Ｎ）を備えることが可能である。スイッチＷ_iの出力端はそれぞれすだれ状電極Ｔ_iの入力端に接続される。また、各すだれ状電極Ｒ_i1の出力端は互いに１つの接続点Ｑ₁で接続され、各すだれ状電極Ｒ_i2の出力端は互いに１つの接続点Ｑ₂で接続される。このとき、情報処理部はまず第１に、スイッチＷ_iを順次に所定の周期で断続する機能を有する。第２に、位置Ｆ_xに人指または物体が接触したことを、接続点Ｑ₁またはＱ₂において位相θを有する電気信号Ｅが出力されることにより感知する。第３に、出力電気信号Ｅが検出された接続点Ｑ₁またはＱ₂を判別する。第４に、出力電気信号Ｅが検出された時に接続されていたスイッチＷ_iを特定する。そして第５に、位相θ_baseと位相θとの差を検出することにより、微細伝搬路Ｚ_xに対応する接触位置Ｆ_xを特定する。
本発明の超音波タッチパネルでは、すだれ状電極Ｔ_iの代わりにすだれ状電極Ｍ_i（ｉ＝１，２，……，Ｎ）を備えるとともに、新たに接地電極Ｇ_i（ｉ＝１，２，……，Ｎ）、スイッチＷ_i（ｉ＝１，２，……，Ｎ）および移相器Ｓを備えた構造が可能である。このとき、すだれ状電極Ｍ_iの電極周期長および電極交差幅はすだれ状電極Ｔ_iの電極周期長Ｐおよび電極交差幅Ｌとそれぞれ等しく、また、すだれ状電極Ｍ_iは圧電板Ｐ_Tの一方の板面のすだれ状電極Ｔ_iと同様な位置に設けられている。接地電極Ｇ_iは圧電板Ｐ_Tのもう一方の板面のすだれ状電極Ｍ_iに対応する部分に設けられており、圧電板Ｐ_Tは接地電極Ｇ_iを介して非圧電板の上端面に固着されている。圧電板Ｐ_Rは、圧電板Ｐ_Rのすだれ状電極Ｒ₀，Ｒ_i1およびＲ_i2を有しない方の板面を介して非圧電板の上端面に固着されている。すだれ状電極Ｍ_iは、電極Ｍ_i-1およびＭ_i-2から成り、電極Ｍ_i-1の電極指と電極Ｍ_i-2の電極指との間の距離には２種類ある。スイッチＷ_iはスイッチＷ_i-1およびスイッチＷ_i-2から成り、スイッチＷ_i-1の出力端は電極Ｍ_i-1の入力端に接続され、スイッチＷ_i-2の出力端は電極Ｍ_i-2の入力端に接続されている。各すだれ状電極Ｒ_i1の出力端は互いに１つの接続点Ｑ₁で接続され、各すだれ状電極Ｒ_i2の出力端は互いに１つの接続点Ｑ₂で接続される。移相器Ｓは少なくとも１つのコイルＬ₁を含む。すだれ状電極Ｒ_i1およびＲ_i2の電極指の方向は、すだれ状電極Ｍ_iの電極指の方向に対し角αの傾きを有する。すだれ状電極Ｒ_i1およびＲ_i2の電極指に直交する方向での電極指の周期長Ｐ_Nは、電極周期長Ｐとcosαとの積に等しくなるような大きさに設定される。すだれ状電極Ｒ_i1およびＲ_i2の電極指の方向での交差幅Ｌ_Pの合計は、電極交差幅Ｌとsecαとの積にほぼ等しくなるような大きさに設定される。
各電極Ｍ_i-1と各接地電極Ｇ_iとの間および各電極Ｍ_i-2と各接地電極Ｇ_iとの間に位相差２πｙを有する電気信号Ｖ_iおよびＶ₂を移相器Ｓを介して入力することにより、圧電板Ｐ_Tに電極周期長Ｐとほぼ等しい波長を有する一方向性の弾性表面波を励振し、その弾性表面波を非圧電板の上端面の表面近傍に伝搬することができる。一方向性の弾性表面波の励振は、よりいっそうの低消費電力駆動を可能にする。電気信号Ｖ_iおよびＶ₂の周波数は電極周期長Ｐにほぼ対応している。ここで、電極Ｍ_i-1の電極指と電極Ｍ_i-2の電極指との間の距離のうち短い方の距離ｘＰにおいて、ｘ＜１／２で、同時に、電気信号Ｖ_iとＶ₂との間の位相差２πｙにおいて、ｘ＋ｙ＝±１／２が成り立つ場合に、圧電板Ｐ_Tに一方向性の弾性表面波が励振される。この一方向性の弾性表面波は、圧電板Ｐ_Rに伝搬された後、各すだれ状電極Ｒ_i1およびＲ_i2によって位相θ_j（ｊ＝１，２，……，χ）を有する電気信号Ｅ_j（ｊ＝１，２，……，χ）にそれぞれ変換される。
非圧電板の上端面において、すだれ状電極Ｍ_iおよびＲ_i1は弾性表面波の伝搬路Ｄ_i1（ｉ＝１，２，……，Ｎ）を形成し、すだれ状電極Ｍ_iおよびＲ_i2は弾性表面波の伝搬路Ｄ_i2（ｉ＝１，２，……，Ｎ）を形成する。伝搬路Ｄ_i1およびＤ_i2のそれぞれは微細伝搬路Ｚ_j（ｊ＝１，２，……，χ）で成る。微細伝搬路Ｚ_jはそれぞれ位相θ_jに対応している。また、非圧電板の上端面における位置Ｆ_j（ｊ＝１，２，……，χ）を、微細伝搬路Ｚ_jに対応させることができる。微細伝搬路Ｚ_xに対応する位置Ｆ_xに人指または物体が接触すると、超音波の微細伝搬路Ｚ_xが遮断され、その微細伝搬路Ｚ_xに対応する弾性表面波が各すだれ状電極Ｒ_i1またはＲ_i2において位相θ_xを有する電気信号Ｅ_xに変換されることがないので、全体としての均衡が崩れて各すだれ状電極Ｒ_i1またはＲ_i2において出力電気信号Ｅが検出されることになる。情報処理部はまず第１に、スイッチＷ_iを順次に所定の周期で断続する機能を有する。第２に、位置Ｆ_xに人指または物体が接触したことを、接続点Ｑ₁またはＱ₂において位相θを有する電気信号Ｅが出力されることにより感知する。第３に、出力電気信号Ｅが検出された接続点Ｑ₁またはＱ₂を判別する。第４に、出力電気信号Ｅが検出された時に接続されていたスイッチＷ_iを特定する。そして第５に、位相θ_baseと位相θとの差を検出することにより、微細伝搬路Ｚ_xに対応する接触位置Ｆ_xを特定する。
本発明の超音波タッチパネルでは、超音波送受波手段Ｘにおけるすだれ状電極Ｔ₀とＲ₀との間の弾性表面波の伝搬路を遅延素子とする発振器を構成することが可能である。このとき、超音波送受波手段Ｘにおけるすだれ状電極Ｒ₀の出力端は、超音波送受波手段ＸおよびＹにおけるそれぞれのすだれ状電極Ｔ₀の入力端に増幅器Ａ_Xを介して接続される。このようにして、低電圧で、低消費電力駆動が可能となる。また、超音波送受波手段Ｘにおける伝搬路Ｄ_i1およびＤ_i2と、超音波送受波手段Ｙにおける伝搬路Ｄ_i1およびＤ_i2とを互いに直交させる構造を採用することにより、互いに直交するそれらの伝搬路をそれぞれＸ軸およびＹ軸とする２次元の座標に対応させることが可能となる。さらに、伝搬路Ｄ_i1およびＤ_i2を互いに隣接させるかまたは一部分を重複させる構造、すなわち、伝搬路Ｄ_i1，Ｄ_i2，Ｄ_(i+1)1，Ｄ_(i+1)2……，が互いに隣接するかまたは一部分が重複した構造を採用することにより、非圧電板の上端面にまんべんなく弾性表面波を伝搬させることができる。従って、非圧電板の上端面を隙間なく利用することが可能となる。
本発明の超音波タッチパネルでは、各圧電板としてＰＶＤＦその他の圧電性高分子化合物や圧電セラミックを採用することにより、圧電板Ｐ_Tに効率よく弾性表面波を励振し非圧電板の表面近傍に伝搬させ、その非圧電板の表面近傍に伝搬した弾性表面波を効率よく圧電板Ｐ_Rに伝搬することを可能にする。各圧電板として圧電セラミックを採用する場合には、その圧電セラミックの分極軸の方向と厚さ方向とを平行にする構造が採用される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の超音波タッチパネルの第１の実施例を示す断面図。
【図２】図１の超音波タッチパネルの平面図。
【図３】図１の超音波タッチパネルの部分拡大平面図。
【図４】すだれ状電極Ｒ_X11を示す平面図。
【図５】図１の超音波タッチパネルの駆動回路を示す図。
【図６】圧電板Ｐ_TXの異なる２つの電気的境界条件下での位相速度差から算出したｋ²値と、ｆｄ値との関係を示す特性図。
【図７】圧電板Ｐ_TXを伝搬する弾性表面波の速度分散曲線を示す特性図。
【図８】圧電板Ｐ_TXの異なる２つの電気的境界条件下での位相速度差から算出したｋ²値と、ｆｄ値との関係を示す特性図。
【図９】圧電板Ｐ_TXを伝搬する弾性表面波の速度分散曲線を示す特性図。
【図１０】非圧電板１の上端面の接触位置Ｆ_xと、超音波送受波手段ＸまたはＹにおける位相比較器４で検出される位相差（θ_base−θ）との関係を示す特性図。
【図１１】本発明の超音波タッチパネルの第２の実施例を示す部分断面図。
【図１２】図１１の超音波タッチパネルの部分拡大平面図。
【図１３】すだれ状電極Ｍ_X1を示す平面図。
【図１４】図１１の超音波タッチパネルの駆動回路を示す図。
【符号の説明】
１ 非圧電板
２ 支持基板
３ 情報処理部
４ 位相比較器
５ コンピュータ
６ スイッチ切り替え器
Ａ_X，Ａ_Y 増幅器
ＡＭＰ 増幅器
Ｗ₁，Ｗ₂ スイッチ
Ｔ_X0，Ｒ_X0，Ｔ_Y0，Ｒ_Y0 すだれ状電極
Ｔ_X1，Ｔ_X2，Ｔ_Y1，Ｔ_Y2 すだれ状電極
Ｒ_X11，Ｒ_X12，Ｒ_X13，Ｒ_X14，Ｒ_X21，Ｒ_X22，Ｒ_X23，Ｒ_X24 すだれ状電極
Ｒ_Y11，Ｒ_Y12，Ｒ_Y13，Ｒ_Y14，Ｒ_Y21，Ｒ_Y22，Ｒ_Y23，Ｒ_Y24 すだれ状電極
Ｍ_X1，Ｍ_X2，Ｍ_Y1，Ｍ_Y2 すだれ状電極
Ｗ₁₁，Ｗ₁₂，Ｗ₂₁，Ｗ₂₂ スイッチ
Ｇ_X1，Ｇ_X2，Ｇ_Y1，Ｇ_Y2 接地電極
Ｓ 移相器

Claims (10)

1. 非圧電板と、超音波送受波手段ＸおよびＹと、前記超音波送受波手段ＸおよびＹに接続された情報処理部から成る超音波タッチパネルであって、
   前記各超音波送受波手段は１組の入力用すだれ状電極Ｔ₀と、Ｎ組の入力用すだれ状電極Ｔ_i（ｉ＝１，２，……，Ｎ）と、前記すだれ状電極Ｔ₀に対応する出力用すだれ状電極Ｒ₀と、前記各すだれ状電極Ｔ_iにそれぞれ対応する少なくとも２組の出力用すだれ状電極Ｒ_i1およびＲ_i2（ｉ＝１，２，……，Ｎ）と、圧電板Ｐ_Tと、圧電板Ｐ_Rから成り、
   前記すだれ状電極Ｔ₀およびＴ_iは前記圧電板Ｐ_Tの一方の板面に設けられ、前記すだれ状電極Ｒ₀，Ｒ_i1およびＲ_i2は前記圧電板Ｐ_Rの一方の板面に設けられており、
   前記圧電板Ｐ_Tは前記圧電板Ｐ_Tの前記一方の板面またはもう一方の板面を介して前記非圧電板の上端面に固着され、前記圧電板Ｐ_Rは前記圧電板Ｐ_Rの前記一方の板面またはもう一方の板面を介して前記非圧電板の前記上端面に固着されており、
   前記すだれ状電極Ｒ₀の電極指の方向と、前記すだれ状電極Ｔ₀の電極指の方向は互いに平行で、
   前記すだれ状電極Ｒ_i1およびＲ_i2の電極指の方向と、前記すだれ状電極Ｔ_iの電極指の方向とは互いに平行でなく、前記すだれ状電極Ｒ_i1およびＲ_i2の電極指の方向は、前記すだれ状電極Ｔ_iの電極指の方向に対し角αの傾きを有し、
   前記すだれ状電極Ｒ_i1およびＲ_i2の電極指に直交する方向での電極指の周期長Ｐ_Nは、前記すだれ状電極Ｔ₀，Ｔ_iおよびＲ₀の電極周期長Ｐとcosαとの積に等しく、
   前記すだれ状電極Ｔ₀およびＴ_iは、前記電極周期長Ｐにほぼ対応する周波数の電気信号を入力されることにより、前記圧電板Ｐ_Tに前記電極周期長Ｐとほぼ等しい波長を有する弾性表面波を励振し、該弾性表面波を前記非圧電板の前記上端面の表面近傍に伝搬させた後、前記圧電板Ｐ_Rに伝搬させ、
   前記非圧電板に伝搬される前記弾性表面波は１次以上の高次モードの波で、前記１次以上の高次モードの弾性表面波の位相速度は、前記非圧電板単体に伝搬するレイリー波の速度とほぼ等しく、
   前記すだれ状電極Ｒ₀は、前記すだれ状電極Ｔ₀によって前記圧電板Ｐ_Tに励振され前記圧電板Ｐ_Rに伝搬した弾性表面波を、位相θ_baseを有する電気信号に変換して出力し、
   前記各すだれ状電極Ｒ_i1およびＲ_i2は、前記すだれ状電極Ｔ_iによって前記圧電板Ｐ_Tに励振され前記圧電板Ｐ_Rに伝搬した弾性表面波を、位相θ_j（ｊ＝１，２，……，χ）を有する電気信号Ｅ_j（ｊ＝１，２，……，χ）にそれぞれ変換し、 前記電気信号Ｅ_jは前記電極周期長Ｐにほぼ対応する周波数を有し、
   前記位相θ_jを合成することにより生ずる位相Totalθ_jは零であり、前記電気信号Ｅ_jを合成することにより生ずる電気信号TotalＥ_jの振幅は零であって、前記電気信号TotalＥ_jは前記すだれ状電極Ｒ_i1およびＲ_i2において検出されることはなく、
   前記各圧電板の厚さｄは前記電極周期長Ｐよりも小さく、
   前記非圧電板の厚さは前記電極周期長Ｐのほぼ３倍以上であり、
   前記非圧電板単体に伝搬する弾性表面波の位相速度は、前記各圧電板単体に伝搬する弾性表面波の位相速度よりも大きく、
   前記すだれ状電極Ｔ_iおよびＲ_i1は前記非圧電板の前記上端面に弾性表面波の伝搬路Ｄ_i1（ｉ＝１，２，……，Ｎ）を形成し、前記各伝搬路Ｄ_i1はそれぞれ微細伝搬路Ｚ_j（ｊ＝１，２，……，χ）で成り、
   前記すだれ状電極Ｔ_iおよびＲ_i2は前記非圧電板の前記上端面に弾性表面波の伝搬路Ｄ_i2（ｉ＝１，２，……，Ｎ）を形成し、前記各伝搬路Ｄ_i2はそれぞれ微細伝搬路Ｚ_j（ｊ＝１，２，……，χ）で成り、
   前記非圧電板の前記上端面における位置Ｆ_j（ｊ＝１，２，……，χ）は、前記微細伝搬路Ｚ_jに対応し、
   前記微細伝搬路Ｚ_jは前記位相θ_jに対応し、
   前記情報処理部は、微細伝搬路Ｚ_xに対応する位置Ｆ_xに人指または物体が接触したことを、前記すだれ状電極Ｒ_i1またはＲ_i2のどれかにおいて位相θを有する電気信号Ｅが出力されることにより感知し、前記接触位置Ｆ_xを、前記電気信号Ｅを出力した前記すだれ状電極Ｒ_i1またはＲ_i2を判別することと、前記位相θ_baseと前記位相θとの差を検出することにより特定し、
   前記接触位置Ｆ_xは位相θ_xを有する電気信号Ｅ_xに対応し、前記出力電気信号Ｅは前記電気信号TotalＥ_jから前記電気信号Ｅ_xを除いた成分と等しく、前記位相θは前記位相Totalθ_jから前記位相θ_xを除いた成分と等しい超音波タッチパネル。
2. 前記すだれ状電極Ｔ_iにそれぞれ対応するスイッチＷ_i（ｉ＝１，２，……，Ｎ）を含む超音波タッチパネルであって、
   前記スイッチＷ_iの出力端はそれぞれ前記すだれ状電極Ｔ_iの入力端に接続されており、
   前記各すだれ状電極Ｒ_i1の出力端は互いに１つの接続点Ｑ₁で接続され、
   前記各すだれ状電極Ｒ_i2の出力端は互いに１つの接続点Ｑ₂で接続され、
   前記情報処理部は前記スイッチＷ_iを順次に所定の周期で断続し、前記位置Ｆ_xに人指または物体が接触したことを、前記接続点Ｑ₁またはＱ₂において位相θを有する電気信号Ｅが出力されることにより感知し、前記接触位置Ｆ_xを、前記出力電気信号Ｅが検出された前記接続点Ｑ₁またはＱ₂を判別することと、前記出力電気信号Ｅが検出された時に接続されていた前記スイッチＷ_iを特定することと、前記位相θ_baseと前記位相θとの差を検出することにより特定する請求項１に記載の超音波タッチパネル。
3. 前記各すだれ状電極Ｒ_i1およびＲ_i2の電極指の方向での交差幅Ｌ_Pの合計は、前記すだれ状電極Ｔ_iの電極交差幅Ｌとsecαとの積にほぼ等しい請求項１または２に記載の超音波タッチパネル。
4. 前記すだれ状電極Ｔ_iに代えてすだれ状電極Ｍ_i（ｉ＝１，２，……，Ｎ）を備えるとともに、接地電極Ｇ_i（ｉ＝１，２，……，Ｎ）、スイッチＷ_i（ｉ＝１，２，……，Ｎ）および移相器Ｓを有する超音波タッチパネルであって、
   前記すだれ状電極Ｍ_iの電極周期長および電極交差幅は前記すだれ状電極Ｔ_iの電極周期長Ｐおよび電極交差幅Ｌとそれぞれ等しく、前記すだれ状電極Ｍ_iは前記圧電基板の前記一方の板面上において前記すだれ状電極Ｔ_iと同様な位置に設けられており、
   前記接地電極Ｇ_iは前記圧電板Ｐ_Tのもう一方の板面の前記すだれ状電極Ｍ_iに対応する部分に設けられており、
   前記圧電板Ｐ_Tは前記接地電極Ｇ_iを介して前記非圧電板の上端面に固着されており、
   前記圧電板Ｐ_Rは、前記圧電板Ｐ_Rの前記すだれ状電極Ｒ₀，Ｒ_i1およびＲ_i2を有しない方の板面を介して前記非圧電板の前記上端面に固着されており、
   前記すだれ状電極Ｍ_iは、電極Ｍ_i-1およびＭ_i-2から成り、
   前記電極Ｍ_i-1の電極指と前記電極Ｍ_i-2の電極指との間の距離には２種類あり、
   前記各スイッチＷ_iは２つのスイッチＷ_i1およびＷ_i2から成り、
   前記スイッチＷ_i1およびＷ_i2の出力端は前記電極Ｍ_i-1およびＭ_i-2の入力端にそれぞれ接続され、
   前記各すだれ状電極Ｒ_i1の出力端は互いに１つの接続点Ｑ₁で接続され、
   前記各すだれ状電極Ｒ_i2の出力端は互いに１つの接続点Ｑ₂で接続され、
   前記移相器Ｓは少なくとも１つのコイルＬ₁を含み、
   前記すだれ状電極Ｒ_i1およびＲ_i2の電極指の方向は、前記すだれ状電極Ｍ_iの電極指の方向に対し角αの傾きを有し、
   前記各すだれ状電極Ｒ_i1およびＲ_i2の電極指の方向での交差幅Ｌ_Pの合計は、前記電極交差幅Ｌとsecαとの積にほぼ等しく、
   前記各すだれ状電極Ｍ_iおよび前記各接地電極Ｇ_iは、前記各電極Ｍ_i-1と前記各接地電極Ｇ_iとの間および前記各電極Ｍ_i-2と前記各接地電極Ｇ_iとの間に位相差２πｙを有する電気信号Ｖ_iおよびＶ₂を前記移相器Ｓを介して入力されることにより、前記圧電板Ｐ_Tに前記電極周期長Ｐとほぼ等しい波長を有する一方向性の弾性表面波を励振し、該弾性表面波を前記非圧電板の前記上端面の表面近傍に伝搬させた後、前記圧電板Ｐ_Rに伝搬させ、
   前記電気信号Ｖ₁およびＶ₂は前記電極周期長Ｐにほぼ対応する周波数を有し、
   前記電極Ｍ_i-1の電極指と前記電極Ｍ_i-2の電極指との間の距離のうち短い方の距離ｘＰにおいて、ｘ＜１／２で、同時に、前記電気信号Ｖ₁とＶ₂との間の前記位相差２πｙにおいて、ｘ＋ｙ＝±１／２が成り立ち、
   前記情報処理部は前記スイッチＷ_iを順次に所定の周期で断続し、前記位置Ｆ_xに人指または物体が接触したことを、前記接続点Ｑ₁またはＱ₂において位相θを有する電気信号Ｅが出力されることにより感知し、前記接触位置Ｆ_xを、前記出力電気信号Ｅが検出された前記接続点Ｑ₁またはＱ₂を判別することと、前記出力電気信号Ｅが検出された時に接続されていた前記スイッチＷ_iを特定することと、前記位相θ_baseと前記位相θとの差を検出することにより特定する請求項１に記載の超音波タッチパネル。
5. 前記超音波送受波手段Ｘにおける前記すだれ状電極Ｔ₀とＲ₀との間の弾性表面波の伝搬路を遅延素子とする発振器が構成されていて、
   前記超音波送受波手段Ｘにおける前記すだれ状電極Ｒ₀の出力端は、前記超音波送受波手段ＸおよびＹにおけるそれぞれの前記すだれ状電極Ｔ₀の入力端に増幅器Ａ_Xを介して接続されている請求項１，２，３または４に記載の超音波タッチパネル。
6. 前記超音波送受波手段Ｘにおける前記伝搬路Ｄ_i1およびＤ_i2と、前記超音波送受波手段Ｙにおける前記伝搬路Ｄ_i1およびＤ_i2とは互いに直交している請求項１，２，３，４または５に記載の超音波タッチパネル。
7. 前記各超音波送受波手段における前記伝搬路Ｄ_i1およびＤ_i2は互いに隣接するかまたは一部分を重複させている請求項１，２，３，４，５または６に記載の超音波タッチパネル。
8. 前記非圧電板の下端面が支持基板で支持されている請求項１，２，３，４，５，６，７または８に記載の超音波タッチパネル。
9. 前記各圧電板が圧電セラミックで成り、該圧電セラミックの分極軸の方向は該圧電セラミックの厚さ方向と平行である請求項１，２，３，４，５，６，７または８に記載の超音波タッチパネル。
10. 前記各圧電板がＰＶＤＦその他の圧電性高分子化合物で成る請求項１，２，３，４，５，６，７または８に記載の超音波タッチパネル。

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