JPH06161643A

JPH06161643A - 超音波学習装置

Info

Publication number: JPH06161643A
Application number: JP33563992A
Authority: JP
Inventors: Koji Toda; 耕司戸田
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-11-20
Filing date: 1992-11-20
Publication date: 1994-06-10

Abstract

(57)【要約】【目的】超音波送受波手段と表示画面とを備えた基板
の板面に入力ペンで接触することにより学習情報を入力
し、表示する超音波学習装置を提供する。【構成】すだれ状電極Ｔ1から電気信号を入力する
と、その電気信号が弾性表面波に変換されてガラス基板
１１を伝搬する。ガラス基板１１を伝搬している弾性表
面波のうちすだれ状電極Ｒ11〜Ｒ14の示す中心周波数と
その近傍の周波数の弾性表面波のみが電気信号に変換さ
れてすだれ状電極Ｒ11〜Ｒ14から出力される。弾性表面
波の伝搬路をガラス基板１１よりも軟らかく超音波を吸
収しやすい物質で接触すると、接触位置に対応する表面
波が減衰する。表示画面１２にはその接触部分に対応す
る形で情報が表示される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は超音波送受波手段を備え
た基板の板面に入力ペンで接触することにより情報を入
力し、基板のもう一方の板面に備えられた表示画面に情
報を表示する超音波学習装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のパソコンは入力手段として主にキ
ーボードが用いられている。キーボードによる入力操作
は複雑で時間がかかり、操作の間違いが多く、このこと
が初心者にとって大きな障害となっていた。また、従来
のパソコンはキーボード部分とディスプレイ部分とが独
立していることから概して大型であった。

【０００３】パネルに文字、記号、その他の情報を直接
書き込むことによって入力することができるペン入力コ
ンピュータには主に透明電極式および光学式タッチパネ
ルが用いられている。これらのタッチパネルは加工性、
耐久性、感度等に問題を残し、光などのまわりの環境に
影響されて誤動作しやすく、また高密度の情報をパネル
に表示しにくいという欠点を有する。ペン入力コンピュ
ータはタッチパネルを応用することによって可能にな
る。従来のタッチパネルとしては上記の他に抵抗膜を用
いる方法と超音波を用いる方法が主に挙げられる。抵抗
膜を用いる方法は透明導電性フィルム（抵抗膜）に触指
することによりその透明導電性フィルムの抵抗値が変化
するものであり、低消費電力であるものの応答時間、感
度、耐久性等の点で問題を有している。超音波を用いる
方法は予め弾性表面波を励振させておいた非圧電基板に
触指することによりその弾性表面波が減衰するものであ
る。非圧電基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、従来の方法では応答時間、感度、耐久性、工作
精度、加工性および量産性等に問題があり、使用周波数
領域も制限されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、加工
性、耐久性および量産性に優れ、低消費電力でしかも低
電圧駆動で、パネルに接触することにより感度の良い高
密度の情報を入力することができるとともに情報を前記
パネルに表示することができ、小型軽量で薄型で、携帯
に便利で、パネル操作が簡単な超音波学習装置を提供す
ることにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の超音波
学習装置は、基板の一方の板面Ｚ１に少なくとも２つの
超音波送受波手段を備えるとともに前記基板のもう一方
の板面Ｚ２に表示画面を備え、前記板面Ｚ１に入力ペン
のペン先を接触させることによって学習情報を入力する
学習情報入力手段と、学習情報記憶手段を備えた学習情
報処理手段とから成る対話型の超音波学習装置であっ
て、前記超音波送受波手段は、Ｎ組のすだれ状電極Ｐ_i
（ｉ＝１，２，……，Ｎ）と、前記すだれ状電極Ｐ_iに
それぞれ対応するＮ組のすだれ状電極群Ｑ_i（ｉ＝１，
２，……，Ｎ）とから成り、前記すだれ状電極群Ｑ_iは
それぞれ少なくとも２組のすだれ状電極Ｑ_i-1（ｉ＝
１，２，……，Ｎ）およびＱ_i-2（ｉ＝１，２，……，
Ｎ）から成り、前記すだれ状電極Ｐ_iの電極周期長にほ
ぼ対応する少なくとも１種類の周波数の電気信号を該す
だれ状電極Ｐ_iに入力することにより、前記電極周期長
にほぼ等しい波長を有する少なくとも１種類の弾性表面
波を前記板面Ｚ１に励振する電気信号入力手段と、前記
板面Ｚ１に励振された該弾性表面波の波長に応じて前記
すだれ状電極Ｑ_i- ₁およびＱ_i-2に現れる電気信号を検知
する電気信号検知手段とが設けてあり、前記すだれ状電
極Ｑ_i-1のそれぞれの出力端は互いに電気的に接続点Ｎ
１で接続されており、前記すだれ状電極Ｑ_i-2のそれぞ
れの出力端は互いに電気的に接続点Ｎ２で接続されてお
り、１つの前記超音波送受波手段における前記すだれ状
電極Ｐ_iと前記すだれ状電極群Ｑ_iとの間の弾性表面波の
伝搬路と、別の前記超音波送受波手段における前記すだ
れ状電極Ｐ_iと前記すだれ状電極群Ｑ_iとの間の弾性表面
波の伝搬路とが互いに直交していて、前記電気信号検知
手段は、前記板面Ｚ１における弾性表面波の伝搬路の一
部に前記ペン先が接触したことを前記接続点Ｎ１および
Ｎ２に現れる電気信号の大きさから感知する手段と、前
記接続点Ｎ１およびＮ２のうち出力される前記電気信号
の大きさが変化する前記接続点Ｎ１またはＮ２の位置か
ら、前記ペン先によって接触された前記伝搬路における
被接触部分を特定する手段とを含み、前記学習情報処理
手段は、前記被接触部分の位置に基づき前記入力ペンで
入力された学習情報を検出する学習情報検出手段と、該
学習情報検出手段で検出された前記学習情報を前記表示
画面に所定の時間だけ表示させておく手段と、前記表示
画面に表示された前記学習情報に応じて別の学習情報を
該表示画面に表示させる手段とを含むことを特徴とす
る。

【０００６】請求項２に記載の超音波学習装置は、前記
電気信号入力手段が、出力端が前記すだれ状電極Ｐ_iの
入力端にそれぞれ接続されたＮ個のスイッチＳ_i（ｉ＝
１，２，……，Ｎ）と、該スイッチＳ_iを順次に所定の
周期で電気的にそれぞれ断続するスイッチ制御手段とを
含み、前記スイッチＳ_iのそれぞれの入力端は互いに電
気的に接続点ＮＳで接続され、前記接続点Ｎ１は増幅器
を介して前記接続点ＮＳに電気的に接続され、前記すだ
れ状電極Ｐ_iから前記すだれ状電極Ｑ_i-1に至る間の前記
基板で成る弾性表面波の伝搬路Ｄ_i（ｉ＝１，２，…
…，Ｎ）を遅延素子とする発振器Ｈ_i（ｉ＝１，２，…
…，Ｎ）が構成されていて、前記発振器Ｈ_iの信号ルー
プは前記すだれ状電極Ｐ_iと、前記伝搬路Ｄ_iと、前記す
だれ状電極Ｑ_i-1と、前記増幅器とから成ることを特徴
とする。

【０００７】請求項３に記載の超音波学習装置は、前記
すだれ状電極Ｐ_i，Ｑ_i-1およびＱ_i- ₂における電極周期
長にはそれぞれ少なくともＬ１とＬ２との２つが有り、
前記電気信号入力手段は該電極周期長Ｌ１またはＬ２に
ほぼ対応する周波数の電気信号を前記すだれ状電極Ｐ_i
に入力することにより、前記電極周期長Ｌ１またはＬ２
にほぼ等しい波長の弾性表面波を前記板面Ｚ１に励振す
ることを特徴とする。

【０００８】請求項４に記載の超音波学習装置は、前記
学習情報記憶手段が前記板面Ｚ１上の位置をアドレスと
し該位置に対応付けた学習情報をデータとしたテーブル
を予め記憶しており、前記学習情報検出手段は前記被接
触部分の位置を前記学習情報記憶手段によって前記アド
レスとして入力し、当該アドレスから読み出した前記デ
ータを前記学習情報入力手段で入力された前記学習情報
とすることを特徴とする。

【０００９】請求項５に記載の超音波学習装置は、前記
学習情報記憶手段が文字や記号などのパターンを予め記
憶しており、前記学習情報検出手段は前記被接触部分の
位置の移動で形成される軌跡と前記学習情報記憶手段か
ら読みだした前記パターンとの比較を行い、パターンマ
ッチング法により前記学習情報入力手段で入力された前
記学習情報を検出することを特徴とする。

【００１０】請求項６に記載の超音波学習装置は、前記
学習情報検出手段が前記被接触部分の位置を前記学習情
報入力手段で入力された前記学習情報とすることを特徴
とする。

【００１１】請求項７に記載の超音波学習装置は、前記
学習情報入力手段が前記学習情報を少なくとも２種類の
色で前記表示画面に表示し、前記電気信号入力手段は前
記すだれ状電極Ｐ_iの電極周期長にほぼ対応する少なく
とも２種類の周波数の電気信号を該すだれ状電極Ｐ_iに
入力することにより、前記電極周期長にほぼ等しい波長
を有する少なくとも２種類の弾性表面波を前記板面Ｚ１
に励振し、前記周波数と前記学習情報の前記色とを対応
させる手段が設けられていることを特徴とする。

【００１２】請求項８に記載の超音波学習装置は、前記
基板がほぼ透明な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
行であって、前記すだれ状電極Ｐ_iおよび前記すだれ状
電極群Ｑ_iは前記板面Ｚ１に設けられていることを特徴
とする。

【００１３】請求項９に記載の超音波学習装置は、前記
基板が非圧電体で成り、前記超音波送受波手段は超音波
デバイスＡおよびＢで成り、前記超音波デバイスＡは圧
電薄板ａに前記すだれ状電極Ｐ_iを設けて成り、前記超
音波デバイスＢは圧電薄板ｂに前記すだれ状電極群Ｑ_i
を設けて成り、前記圧電薄板ａおよびｂは前記板面Ｚ１
に設けられていることを特徴とする。

【００１４】請求項１０に記載の超音波学習装置は、前
記圧電薄板ａの厚さが前記すだれ状電極Ｐ_iの電極周期
長以下であり、前記圧電薄板ｂの厚さは前記すだれ状電
極Ｑ_i _-1およびＱ_i-2の電極周期長以下であって、前記す
だれ状電極Ｐ_i，Ｑ_i-1およびＱ_i-2の電極周期長は１次
モードまたは２次以上のモードの弾性表面波の波長にほ
ぼ等しく、前記１次モードまたは２次以上の前記モード
の弾性表面波の位相速度は前記基板単体に励振される弾
性表面波の伝搬速度にほぼ等しいことを特徴とする。

【００１５】請求項１１に記載の超音波学習装置は、前
記圧電薄板ａまたはｂ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
向と平行であることを特徴とする。

【００１６】請求項１２に記載の超音波学習装置は、前
記圧電薄板ａまたはｂがＰＶＤＦその他の高分子圧電フ
ィルムで成ることを特徴とする。

【００１７】請求項１３に記載の超音波学習装置は、前
記圧電薄板ａまたはｂは前記すだれ状電極が設けられて
いる方の板面を介して前記板面Ｚ１に固着されているこ
とを特徴とする。

【００１８】

【作用】本発明の超音波学習装置は基板の一方の板面Ｚ
１に超音波送受波手段を少なくとも２つ備え基板のもう
一方の板面Ｚ２に表示画面を備えた情報入力手段と、情
報記憶手段を備えた情報処理手段とから成る簡単な構造
を有することから、装置の小型軽量化、薄型化が可能で
ある。超音波送受波手段はＮ組のすだれ状電極Ｐ_i（ｉ
＝１，２，……，Ｎ）とそのすだれ状電極Ｐ_iにそれぞ
れ対応するＮ組のすだれ状電極群Ｑ_i（ｉ＝１，２，…
…，Ｎ）とから成り、すだれ状電極群Ｑ_iはそれぞれ少
なくとも２組のすだれ状電極Ｑ_i-1（ｉ＝１，２，…
…，Ｎ）およびＱ_i _-2（ｉ＝１，２，……，Ｎ）から成
る。すだれ状電極Ｐ_iを入力用としすだれ状電極Ｐ_iから
電気信号を入力する構造を採用することにより、基板の
板面Ｚ１に弾性表面波を励振させることができる。しか
も、低消費電力、低電圧で効率良く弾性表面波を板面Ｚ
１に励振することができる。

【００１９】すだれ状電極Ｑ_i-1およびＱ_i-2を出力用と
し、しかもすだれ状電極Ｑ_i-1およびＱ_i-2のそれぞれを
すだれ状電極Ｐ_iに対し弾性表面波の送受波の指向軸が
共通になるよう配置する構造を採用することにより、板
面Ｚ１に励振されている弾性表面波を電気信号として効
率よく出力させることができる。板面Ｚ１における弾性
表面波の伝搬路（すなわちすだれ状電極Ｐ_iとＱ_i-1との
間およびＰ_iとＱ_i-2との間）を入力ペンのペン先で接触
することにより板面Ｚ１に励振されている弾性表面波が
消滅または減衰するから、すだれ状電極Ｑ_i-1およびＱ
_i-2に出力される電気信号も消滅または減衰する。この
ようにして、板面Ｚ１における弾性表面波の伝搬路にペ
ン先が接触したことが感知される。その上、本発明の超
音波学習装置は応答時間が短く感度が良い。なお、前記
ペン先は基板よりも軟らかく超音波を吸収しやすい物質
で成ることが必要で、人の指などもその特徴を有する。
また、すだれ状電極Ｑ_i-1およびＱ_i-2のうち出力される
電気信号が消滅または減衰するすだれ状電極を判別する
ことにより、ペン先によって接触された被接触部分の特
定ができる。

【００２０】すだれ状電極Ｐ_iにすだれ状電極Ｐ_iの電極
周期長にほぼ対応する少なくとも１種類の周波数の電気
信号を入力する構造を採用することにより、板面Ｚ１に
該電極周期長にほぼ等しい波長を有する少なくとも１種
類の弾性表面波を励振することができる。また、板面Ｚ
１に励振された弾性表面波をその波長に応じてすだれ状
電極Ｑ_i-1およびＱ_i-2から電気信号として出力すること
ができる。

【００２１】板面Ｚ１に超音波送受波手段を少なくとも
２つ設けた構造を採用し、しかも１つの超音波送受波手
段におけるすだれ状電極Ｐ_iとすだれ状電極群Ｑ_iとの間
の弾性表面波の伝搬路と、別の超音波送受波手段におけ
るすだれ状電極Ｐ_iとすだれ状電極群Ｑ_iとの間の弾性表
面波の伝搬路とを互いに直交させる構造を採用すること
により、板面Ｚ１における被接触部分をさらに繊細に特
定できる。これは超音波送受波手段の数が多い程きめ細
かな特定が可能となる。

【００２２】すだれ状電極Ｑ_i-1のそれぞれの出力端を
互いに電気的に接続点Ｎ１で接続し、すだれ状電極Ｑ
_i-2のそれぞれの出力端を互いに電気的に接続点Ｎ２で
接続することにより、板面Ｚ１における弾性表面波の伝
搬路の一部にペン先が接触したことを接続点Ｎ１および
接続点Ｎ２に現れる電気信号の大きさから感知すること
ができる。すだれ状電極Ｐ_iに電気信号を入力する手段
としては、出力端がすだれ状電極Ｐ_iの入力端にそれぞ
れ接続されたＮ個のスイッチＳ_i（ｉ＝１，２，……，
Ｎ）を設け、該スイッチＳ_iを順次に所定の周期で電気
的にそれぞれ断続する構造を採用している。このように
して、すだれ状電極Ｐ_iに順次に電気信号を入力するこ
とができる。従って、板面Ｚ１上における弾性表面波の
伝搬路（すなわちすだれ状電極Ｐ_iとＱ_i-1との間および
Ｐ_iとＱ_i-2との間）のうちたとえばすだれ状電極Ｐ₁と
Ｑ_1-1との間を接触した場合には、すだれ状電極Ｐ₁に電
気信号が入力されているときに限って接続点Ｎ１に出力
される遅延電気信号が減衰または消滅する。このように
して接触位置を明確に指定することが可能になる。

【００２３】スイッチＳ_iのそれぞれの入力端を互いに
電気的に接続点ＮＳで接続し、接続点Ｎ１を増幅器を介
して接続点ＮＳに電気的に接続する構造を採用すること
により、すだれ状電極Ｐ_iからＱ_i-1に至る間の板面Ｚ１
で成る弾性表面波の伝搬路Ｄ_i（ｉ＝１，２，……，
Ｎ）を遅延素子とする発振器Ｈ_i（ｉ＝１，２，……，
Ｎ）を構成することができる。発振器Ｈ_iの信号ループ
はすだれ状電極Ｐ_iと、伝搬路Ｄ_iと、すだれ状電極Ｑ
_i-1と、増幅器とから成る。このようにして、回路構成
が簡略化されることから装置の小型軽量化がさらに促進
され、しかも低消費電力で低電圧での駆動が可能とな
る。

【００２４】すだれ状電極Ｐ_i，Ｑ_i-1およびＱ_i-2とし
てそれぞれが少なくとも２つの電極周期長Ｌ１およびＬ
２を有する構造を採用することにより、すだれ状電極Ｐ
_iに電極周期長Ｌ１またはＬ２にほぼ相応する周波数の
電気信号を入力することができる。従って、板面Ｚ１に
電極周期長Ｌ１またはＬ２にほぼ等しい波長の弾性表面
波を励振することができる。また、板面Ｚ１に励振され
ている電極周期長Ｌ１またはＬ２にほぼ等しい波長を有
する弾性表面波をすだれ状電極Ｑ_i-1およびＱ_i _-2から電
気信号として出力させることができる。超音波送受波手
段においてすだれ状電極Ｐ_iおよびすだれ状電極群Ｑ_iを
電極周期長が小さい方の電極指が互いに内側になるよう
に、つまり電極間距離が小さくなるように配置すること
により、板面Ｚ１に励振する弾性表面波の減衰を抑制す
ることができる。これは、電極周期長が小さいほど高周
波の弾性表面波が板面Ｚ１に励振され、高周波の弾性表
面波ほど減衰されやすいことを解決するためのものであ
る。

【００２５】本発明の超音波学習装置の情報入力手段で
は板面Ｚ１に入力ペンのペン先を接触させることにより
情報が入力される。また、その接触により表示画面に情
報が表示される構造が採用されている。表示画面の情報
はそのまま板面Ｚ１を介して見られるようになってい
る。つまり、ディスプレイとキーボードとが一体となっ
た構造が採用されている。しかも、板面Ｚ１を通して見
える表示画面の透明度は優れている。従って、装置の一
層の小型軽量化、薄型化が促進されるとともに、画面が
鮮明で、そのうえ初心者にも簡単に操作できる。また、
本発明の超音波学習装置では被接触部分の位置に対応す
る情報が表示画面に所定の時間だけ表示される構造が採
用されている。但し、該情報はこれから入力しようとす
る情報、またはすでに保存されていて被接触部分の位置
に基づいて表示画面に出力される情報である。従って、
文字などの情報を入力する場合、ペン先で文字などを板
面Ｚ１に描くことによりその文字を表示画面に映し出す
ことができる。このようにして、文字、記号、その他の
情報を板面Ｚ１に直接書き込むことにより、それらの情
報の入力ができるばかりでなく、表示画面に画像として
映し出すことが可能になる。また、板面Ｚ１の所定の部
分に接触することにより、すでに保存されていた情報を
表示画面に出力することも可能である。さらに、本発明
の超音波学習装置では表示画面に表示された学習情報に
応じて別の学習情報を表示画面に表示させる構造が採用
されている。このようにして、本発明の超音波学習装置
では対話形式の学習が可能となる。たとえば、まず第一
に画面に問題を映し出し、第二にその問題の答えを画面
に書き入れ、第三に模範回答を画面に表示させることな
どの一連の動作が同じ画面上において可能となる。

【００２６】本発明の超音波学習装置では情報処理手段
としてペン先によって接触された板面Ｚ１における被接
触部分を特定する手段と、その被接触部分特定手段によ
って特定された被接触部分の位置に基づき情報入力手段
で入力された情報を検出する入力情報検出手段とを含
む。また、本発明の超音波学習装置の情報処理手段は情
報記憶手段を備えている。情報記憶手段として板面Ｚ１
上の位置をアドレスとし該位置に対応付けた情報をデー
タとしたテーブルを予め記憶しておく構造を採用するこ
とにより、被接触部分の位置がアドレスとして入力され
る。従って、そのアドレスから保存されているデータを
読み出すことができる。また、情報記憶手段として文字
や記号などのパターンを予め記憶しておく構造を採用す
ることにより、被接触部分の位置の移動で形成される軌
跡が入力され、該軌跡とパターンとの比較が行なわれ、
前記軌跡の示す情報が認識される。従って、板面Ｚ１に
描いた文字などの情報を入力することが可能となる。

【００２７】表示画面として少なくとも２種類の色で情
報が表示される構造を採用し、すだれ状電極Ｐ_iに入力
する電気信号の周波数と表示画面の色とを対応させる構
造を採用することにより、表示画面の同一箇所に周波数
を切り換えることによって別々に色分けされた情報を入
力することが可能になる。つまり、板面Ｚ１における前
記箇所を周波数ごとに接触することによって周波数ごと
に色分けされた情報を入力することが可能になる。従っ
て、入力する情報量を増大させることにもなる。

【００２８】基板としてＬａ添加ジルコン・チタン酸鉛
（ＰＬＺＴ）磁器などの透光性の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、該基板に効率よ
く弾性表面波を励振することができる。このとき、すだ
れ状電極Ｐ_iおよびすだれ状電極群Ｑ_iは基板に直接設け
られている。また、圧電セラミックとしてほぼ透明な構
造を採用することにより、表示画面に現われる情報を板
面Ｚ１上から見ることができる。圧電セラミックで成る
基板の板面Ｚ１に弾性表面波を伝搬させるためには基板
の厚さはすだれ状電極Ｐ_i，Ｑ_i-1およびＱ_i-2の電極周
期長の３倍以上であることが望ましい。基板の厚さが電
極周期長よりも小さく、薄い場合にはラム波が伝搬する
が、タッチパネルとしての機能を果たしうるモードが存
在するならば、ラム波の利用も可能である。基板として
は圧電セラミックの他にＬｉＮｂＯ₃，ＬｉＴａＯ₃等の
単結晶が考えられる。これらの単結晶は透明でしかも圧
電性を有していることから基板として有望であるが、結
晶としての異方性を有しているので電気機械結合係数を
含めて設計の段階で工夫を必要とするだけでなく、余分
な電子回路を必要とする可能性がある。圧電セラミック
の中でもＰＬＺＴは透明でありしかも圧電性、加工性、
耐久性に優れていることから基板として有望である。Ｐ
ＬＺＴで成る基板の板面Ｚ１の面内での等方性を利用す
ることにより、１つの超音波送受波手段におけるすだれ
状電極Ｐ_iとすだれ状電極群Ｑ_iとの間の弾性表面波の伝
搬路と、別の超音波送受波手段におけるすだれ状電極Ｐ
_iとすだれ状電極群Ｑ_iとの間の弾性表面波の伝搬路とを
互いに直交させる構造を採用した場合、一方のすだれ状
電極群Ｑ_iともう一方のすだれ状電極群Ｑ_iに出力される
電気信号のレベルをほぼ同一にすることができる。従っ
て回路構成が簡単になり装置の小型軽量化、薄型化が促
進できるばかりでなく、出力信号を常に均一化できるの
で信号処理が正確になり感度が向上する。さらに分解能
も上がるので入力する情報量を増大できる。

【００２９】基板として非圧電体を採用し、超音波送受
波手段が超音波デバイスＡおよびＢで成る構造を採用
し、超音波デバイスＡが圧電薄板ａにすだれ状電極Ｐ_i
を設けて成り超音波デバイスＢが圧電薄板ｂにすだれ状
電極群Ｑ_iを設けて成ることから、すだれ状電極Ｐ_iに接
触する部分の基板の板面Ｚ１に１次モードまたは２次以
上のモードの弾性表面波を励振させることができる。こ
のときこの弾性表面波の位相速度が基板単体における弾
性表面波の伝搬速度に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Ｐ_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、圧電薄板と基板との界面で
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。このようにして、低消費電力
で高電圧を印加すること無しに効率良く弾性表面波を基
板の板面Ｚ１に励振することができる。その上、基板の
面積を比較的大規模にもできることから、幅広い応用が
可能である。なお、圧電薄板ａおよびｂは板面Ｚ１に設
けられている。

【００３０】超音波デバイスＡおよびＢにおけるそれぞ
れの圧電薄板ａおよびｂの厚さをすだれ状電極の電極周
期長以下にし、すだれ状電極の電極周期長を１次モード
または２次以上のモードの弾性表面波の波長にほぼ等し
くする構造を採用することにより、すだれ状電極から加
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、圧電薄板と非
圧電体で成る基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。
なお、すだれ状電極の電極周期長すなわち弾性表面波の
波長λに対する圧電薄板の厚さｄの割合（ｄ／λ）が小
さいほど効果は大きい。

【００３１】圧電薄板ａおよびｂ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、非圧電体
で成る基板に効率よく１次モードまたは２次以上のモー
ドの弾性表面波を励振することができる。

【００３２】圧電薄板としてＰＶＤＦその他の高分子圧
電フィルムを採用することにより、非圧電体で成る基板
に効率よく１次モードまたは２次以上のモードの弾性表
面波を励振することができる。

【００３３】すだれ状電極を非圧電体で成る基板と圧電
薄板との界面に設けた構造を採用することにより、すだ
れ状電極に加えられる電気的エネルギーを効率よく弾性
表面波に変換することができる。

【００３４】本発明の超音波学習装置は専用の入力ペン
で板面Ｚ１に触れることにより処理の指示、手書き文字
の認識、仮名漢字変換などの文字入力、図形や絵の描
画、改行・挿入・削除などの操作を初心者にも簡単に行
うことができる。また、オプション外付けキーボードを
接続することも可能で、キーボード入力もできるように
なっている。通信機能にも対応でき、プリンタ、外付け
ＣＲＴなども接続できるようになっている。従って、本
発明の超音波学習装置はその対話型の機能を活用して個
人で問題を解く場合に限らず、通信機能を利用して第三
者に模範回答を返信してもらうこと等、学習装置として
の幅広い応用が可能である。

【００３５】

【実施例】図１は本発明の超音波学習装置の一実施例を
示す斜視図である。本実施例はタッチパネル部１、情報
処理部２（本体の内部に設けられているので図１では描
かれていない）、パワースイッチ３、ディスク挿入室
４、入力ペン格納室５およびカバー６から成る。入力ペ
ン格納室５には入力ペンが納められている。使用時には
カバー６は図１に示すように持ち上げられている。パワ
ースイッチ３をＯＮにすると、タッチパネル部１に操作
の手順が順を追って表示されるので、その指示に従って
タッチパネル部１の指定部分を入力ペンで接触すること
により、情報を入力したり、すでに保存されている情報
をタッチパネル部１に映し出すことができる。このよう
にして、タッチパネル部１に触れることにより処理の指
示、手書き文字の認識、仮名漢字変換などの文字入力、
図形や絵の描画、改行・挿入・削除などの操作をマニュ
アル無しに初心者にも簡単に行うことができる。入力ペ
ンによってタッチパネル部１に文字、記号、その他の情
報を書き込むと、その情報は情報処理部２に送られて処
理され、タッチパネル部１上に表示されることになる。
その情報を所定のディスクに保存する場合には、ディス
ク挿入室４にそのディスクを挿入することにより行な
う。また、オプション外付けキーボードを接続すること
も可能で、キーボード入力もできる。通信機能にも対応
でき、プリンタ、外付けＣＲＴなども接続できる。本発
明の超音波学習装置は対話型の機能を有している。たと
えば個人で問題を解く場合、まず第一にタッチパネル部
１に問題を写し出し、第二にその問題の答えをタッチパ
ネル部１に書き入れ、第三に模範回答をタッチパネル部
１に表示させることなどの一連の動作が同じタッチパネ
ル部１上において可能となる。個人で問題を解く場合に
限らず、通信機能を利用して第三者に模範回答を返信し
てもらうこと等、学習装置としての幅広い応用が可能で
ある。

【００３６】図２はタッチパネル部１の一実施例を示す
平面図である。タッチパネル部１は超音波デバイス７，
８，９，１０，ガラス基板１１および表示画面１２（図
２では描かれていない）から成る。超音波デバイス７は
圧電磁器薄板１３にすだれ状電極Ｔ1およびＴ2を設けて
成る。超音波デバイス８は圧電磁器薄板１３にすだれ状
電極Ｔ3およびＴ4を設けて成る。超音波デバイス９は圧
電磁器薄板１３にすだれ状電極Ｒ11，Ｒ12，Ｒ13，Ｒ1
4，Ｒ21，Ｒ22，Ｒ23およびＲ24を設けて成る。超音波
デバイス１０は圧電磁器薄板１３にすだれ状電極Ｒ31，
Ｒ32，Ｒ33，Ｒ34，Ｒ41，Ｒ42，Ｒ43およびＲ44を設け
て成る。圧電磁器薄板１３は厚さ２３０μｍのＴＤＫ製
１０１Ａ材（製品名）で成る。前記各すだれ状電極はア
ルミニウム薄膜で成る。ガラス基板１１は長さ７０ｍ
ｍ、幅５５ｍｍ、厚さ１．９ｍｍのパイレックスガラス
で成る。圧電磁器薄板１３はガラス基板１１上に設けら
れている。表示画面１２はガラス基板１１のもう一方の
板面に備えられている。圧電磁器薄板１３は厚さ約２０
μｍのエポキシ系樹脂によってガラス基板１１上に固着
されている。前記各すだれ状電極は電極周期長が８４０
μｍで７．５対の電極指を有する正規型のものである。
なお、タッチパネル部１が図１の超音波学習装置に装着
される場合、タッチパネル部１は各超音波デバイスが設
けられた方の板面を外部に向ける形で装着され、しかも
該板面のうち各超音波デバイスによって囲まれた領域の
みを外部に露出させる形で装着されている。

【００３７】図３は図２のタッチパネル部１における超
音波デバイス７および９を示す平面図である。超音波デ
バイス７と９とは互いに対行している。超音波デバイス
８と１０との関係も超音波デバイス７と９との関係と同
様である。すだれ状電極Ｔ1，Ｔ2，Ｔ3およびＴ4は入力
用として用いられ、電極交叉幅は１８ｍｍである。すだ
れ状電極Ｒ11〜Ｒ14，Ｒ21〜Ｒ24，Ｒ31〜Ｒ34およびＲ
41〜Ｒ44は出力用として用いられ、電極交叉幅は２．７
ｍｍである。すだれ状電極Ｒ11〜Ｒ14はすだれ状電極Ｔ
1に対応し、すだれ状電極Ｒ21〜Ｒ24はすだれ状電極Ｔ2
に対応し、すだれ状電極Ｒ31〜Ｒ34はすだれ状電極Ｔ3
に対応し、すだれ状電極Ｒ41〜Ｒ44はすだれ状電極Ｔ4
に対応している。

【００３８】図４は図２のタッチパネル部１の断面図で
あって、入力用超音波デバイスと出力用超音波デバイス
との関係を示している。入力用すだれ状電極および出力
用すだれ状電極は圧電磁器薄板１３のガラス基板１１側
に設けられている。

【００３９】図５は図２のタッチパネル部１に用いられ
ているすだれ状電極の代わりに用いられるすだれ状電極
の一実施例を示す平面図である。このすだれ状電極は電
極周期長が６２０μｍで５対の電極指と、電極周期長が
２９５μｍで５対の電極指とから構成されている正規型
のものであって、図２のタッチパネル部１に用いられる
場合、電極周期長が２９５μｍの電極指が互いに内側に
なるように配置される。これは、電極周期長が小さいほ
ど高周波の弾性表面波がガラス基板１１に励振され、高
周波の弾性表面波ほど減衰されやすいことを考慮したも
のである。このようにして、電極周期長が小さい方ほど
弾性表面波の伝搬路長（すなわち電極間距離）が小さく
なるように配置される。

【００４０】図６は図１の超音波学習装置のタッチパネ
ル部１をｒｆパルスを用いて駆動する場合の構成図であ
る。図７は図６の構成図における各部〜における波
形図である。タッチパネル部１の駆動時、信号発生器に
よって発生させた連続波はコンピュータからのクロッ
クパルス−１および−２によりそれぞれダブル・バ
ランスド・ミキサ（Ｄ．Ｂ．Ｍ）１およびＤ．Ｂ．Ｍ．
２でｒｆパルス−１および−２に変調される。Ｄ．
Ｂ．Ｍ．１およびＤ．Ｂ．Ｍ．２はスイッチングの役割
を果たしていて、すだれ状電極Ｔ1およびＴ3（以後Ｔ１
グループと呼ぶ）にｒｆパルスを印加するかまたはすだ
れ状電極Ｔ2およびＴ4（以後Ｔ２グループと呼ぶ）にｒ
ｆパルスを印加している。Ｔ１グループのすだれ状電極
にｒｆパルスが印加されると、Ｔ１グループのすだれ状
電極の電極周期長にほぼ対応する周波数を有するｒｆパ
ルスのみが弾性表面波に変換されて入力用超音波デバイ
ス７および８の圧電磁器薄板１３を伝搬し、さらにガラ
ス基板１１を伝搬する。ガラス基板１１を伝搬している
弾性表面波のうち出力用超音波デバイス９のすだれ状電
極Ｒ11〜Ｒ14および出力用超音波デバイス１０のすだれ
状電極Ｒ31〜Ｒ34の示す電極周期長にほぼ等しい波長の
弾性表面波のみが遅延電気信号に変換されてすだれ状電
極Ｒ11〜Ｒ14およびＲ31〜Ｒ34（以後Ｒ１グループと呼
ぶ）から出力される。Ｔ２グループのすだれ状電極にｒ
ｆパルスが印加されると、Ｔ２グループのすだれ状電極
の電極周期長にほぼ対応する周波数を有するｒｆパルス
のみが弾性表面波に変換されて入力用超音波デバイス７
および８の圧電磁器薄板１３を伝搬し、さらにガラス基
板１１を伝搬する。ガラス基板１１を伝搬している弾性
表面波のうち出力用超音波デバイス９のすだれ状電極Ｒ
21〜Ｒ24および出力用超音波デバイス１０のすだれ状電
極Ｒ41〜Ｒ44の示す電極周期長にほぼ等しい波長の弾性
表面波のみが遅延電気信号に変換されてすだれ状電極Ｒ
21〜Ｒ24およびＲ41〜Ｒ44（以後Ｒ２グループと呼ぶ）
から出力される。このようにして、Ｔ１グループおよび
Ｔ２グループのすだれ状電極に交互に電気信号を入力す
ることにより、遅延電気信号をＲ１グループおよびＲ２
グループのすだれ状電極に交互に出力することができ
る。すだれ状電極Ｒ11とＲ21，Ｒ12とＲ22，Ｒ13とＲ2
3，Ｒ14とＲ24，Ｒ31とＲ41，Ｒ32とＲ42，Ｒ33とＲ4
3，およびＲ34とＲ44をそれぞれ接続すれば回路構成が
簡略化されるだけでなく、それぞれの２組のすだれ状電
極Ｒ11とＲ21，Ｒ12とＲ22，Ｒ13とＲ23，Ｒ14とＲ24，
Ｒ31とＲ41，Ｒ32とＲ42，Ｒ33とＲ43，およびＲ34とＲ
44の遅延電気信号が重複された形で受信される。従っ
て、Ｔ１グループのすだれ状電極に電気信号が入力され
ている場合にガラス基板１１を伝搬する弾性表面波の伝
搬路をガラス基板１１よりも軟らかく超音波を吸収しや
すい物質で接触すると、Ｔ１グループのすだれ状電極に
電気信号が入力されているときに限って接触位置に対応
する表面波が減衰する。同様にして、Ｔ２グループの
すだれ状電極に電気信号が入力されている場合にガラス
基板１１に伝搬する弾性表面波の伝搬路を接触すると、
Ｔ２グループのすだれ状電極に電気信号が入力されてい
るときに限って接触位置に対応する表面波が減衰する
。このような遅延信号，およびは増幅、整流さ
れそれぞれ直流信号，およびになる。ガラス基板
１１を接触した場合と接触しない場合に相当する直流電
圧値の間で適切なスレッシュホールド電圧値を設定する
ことにより、コンパレータにおいてデジタル信号が得ら
れる。このデジタル信号はコンピュータにより適切なタ
イミングでパラレル信号としてコンピュータに取り込ま
れる。

【００４１】図８は図１の超音波学習装置のタッチパネ
ル部１を遅延線発振器を形成して駆動する場合の構成図
である。図８の構成図における各部〜における波形
図は図７に示す波形図と同様である。図８においてはす
だれ状電極Ｔ1とＲ11との間またはＴ2とＲ21との間を第
１の遅延素子とし、すだれ状電極Ｔ3とＲ31との間また
はＴ4とＲ41との間を第２の遅延素子とする８の字型の
信号ループを有する遅延線発振器が形成されている。タ
ッチパネル部１の駆動時、コンピュータからの指令によ
りスイッチ１，２，３および４が作動する。スイッチ１
および３（以後Ｓ１グループと呼ぶ）が閉じているとき
にはスイッチ２および４（以後Ｓ２グループと呼ぶ）は
開いている。このようにしてＳ１グループおよびＳ２グ
ループのスイッチが開閉することによりすだれ状電極Ｔ
1およびＴ3（以後Ｔ１グループと呼ぶ）並びにすだれ状
電極Ｔ2およびＴ4（以後Ｔ２グループと呼ぶ）に電気信
号を交互に入力している。Ｔ１グループまたはＴ２グル
ープに入力される電気信号はコンピュータからのクロ
ックパルス−１または−２によりそれぞれｒｆパル
ス−１および−２に変調される。Ｓ１グループのス
イッチが閉じてＴ１グループのすだれ状電極に電気信号
−１が入力されると、Ｔ１グループのすだれ状電極の
電極周期長にほぼ対応する周波数を有する電気信号のみ
が弾性表面波に変換されて入力用超音波デバイス７およ
び８の圧電磁器薄板１３を伝搬し、さらにガラス基板１
１を伝搬する。ガラス基板１１を伝搬している弾性表面
波のうち出力用超音波デバイス９のすだれ状電極Ｒ11〜
Ｒ14および出力用超音波デバイス１０のすだれ状電極Ｒ
31〜Ｒ34の電極周期長にほぼ等しい波長の弾性表面波の
みが遅延電気信号に変換されてすだれ状電極Ｒ11〜Ｒ14
およびＲ31〜Ｒ34（以後Ｒ１グループと呼ぶ）から出力
される。Ｓ２グループのスイッチが閉じてＴ２グループ
のすだれ状電極に電気信号−２が入力されると、Ｔ２
グループのすだれ状電極の電極周期長にほぼ対応する周
波数を有する電気信号のみが弾性表面波に変換されて入
力用超音波デバイス７および８の圧電磁器薄板１３を伝
搬し、さらにガラス基板１１を伝搬する。ガラス基板１
１を伝搬している弾性表面波のうち出力用超音波デバイ
ス９のすだれ状電極Ｒ21〜Ｒ24および出力用超音波デバ
イス１０のすだれ状電極Ｒ41〜Ｒ44の電極周期長にほぼ
等しい波長の弾性表面波のみが遅延電気信号に変換され
てすだれ状電極Ｒ21〜Ｒ24およびＲ41〜Ｒ44（以後Ｒ２
グループと呼ぶ）から出力される。このようにして、Ｔ
１グループおよびＴ２グループのすだれ状電極に交互に
電気信号を入力することにより、遅延電気信号をＲ１グ
ループおよびＲ２グループのすだれ状電極に交互に出力
することができる。すだれ状電極Ｒ11とＲ21，Ｒ12とＲ
22，Ｒ13とＲ23，Ｒ14とＲ24，Ｒ31とＲ41，Ｒ32とＲ4
2，Ｒ33とＲ43，およびＲ34とＲ44をそれぞれ接続すれ
ば回路構成が簡略化されるだけでなく、それぞれの２組
のすだれ状電極Ｒ11とＲ21，Ｒ12とＲ22，Ｒ13とＲ23，
Ｒ14とＲ24，Ｒ31とＲ41，Ｒ32とＲ42，Ｒ33とＲ43，お
よびＲ34とＲ44の遅延電気信号が重複された形で受信
される。但し、前記それぞれの２組のすだれ状電極のう
ちすだれ状電極Ｒ11とＲ21から出力される電気信号の
一部およびすだれ状電極Ｒ31とＲ41から出力される電気
信号の一部はそれぞれ増幅器Ａおよび増幅器Ｂによっ
て増幅され、それぞれの位相シフタによって所定の位相
に制御された後、それぞれＳ１グループおよびＳ２グル
ープのスイッチを介して再びＴ１グループおよびＴ２グ
ループのすだれ状電極に入力される。すなわち、スイッ
チ１または２を介してすだれ状電極Ｔ1またはＴ2に入力
された電気信号は増幅器Ａを経由した後、スイッチ３ま
たは４を介して今度はすだれ状電極Ｔ3またはＴ4に入力
される。また、スイッチ３または４を介してすだれ状電
極Ｔ3またはＴ4に入力された電気信号は増幅器Ｂを経由
した後、スイッチ１または２を介して今度はすだれ状電
極Ｔ1またはＴ2に入力される。このようにして８の字型
の信号ループを有する遅延線発振器が形成される。とこ
ろで、それぞれの２組のすだれ状電極Ｒ11とＲ21，Ｒ12
とＲ22，Ｒ13とＲ23，Ｒ14とＲ24，Ｒ31とＲ41，Ｒ32と
Ｒ42，Ｒ33とＲ43，およびＲ34とＲ44に出力された遅延
電気信号はガラス基板１１を接触することにより減衰
される（または）。Ｔ１グループのすだれ状電極に
電気信号が入力されている場合にガラス基板１１を伝搬
する弾性表面波の伝搬路（すだれ状電極Ｔ1とＲ11〜Ｒ1
4との間およびすだれ状電極Ｔ3とＲ31〜Ｒ34との間）に
ガラス基板１１よりも軟らかく超音波を吸収しやすい物
質で接触すると、Ｔ１グループのすだれ状電極に電気信
号が入力されているときに限って接触位置に対応する表
面波が減衰する。同様にして、Ｔ２グループのすだれ
状電極に電気信号が入力されている場合にガラス基板１
１を伝搬する弾性表面波の伝搬路（すだれ状電極Ｔ2と
Ｒ21〜Ｒ24との間およびすだれ状電極Ｔ4とＲ41〜Ｒ44
との間）に接触すると、Ｔ２グループのすだれ状電極に
電気信号が入力されているときに限って接触位置に対応
する表面波が減衰する。このような遅延信号，お
よびは増幅、整流されそれぞれ直流信号，および
になる。ガラス基板１１を接触した場合と接触しない
場合に相当する直流電圧値の間で適切なスレッシュホー
ルド電圧値を設定することにより、コンパレータにおい
てデジタル信号が得られる。このデジタル信号はコンピ
ュータにより適切なタイミングでパラレル信号としてコ
ンピュータに取り込まれる。この遅延線発振器による駆
動方法はパルス発生器が不要であることから、図６に示
すｒｆパルスを用いて駆動する場合などに比較して装置
のさらなる小型化および低消費電力化、低電圧化が可能
である。

【００４２】図１の超音波学習装置の駆動時、コンピュ
ータからの指令により表示装置の表示画面１２には接触
位置に対応して色分けされた情報が現われるようになっ
ている。しかも、Ｔ１グループまたはＴ２グループのす
だれ状電極に入力される電気信号の周波数と、その色と
が対応するようなシステムが組み込まれている。なお、
表示画面１２の情報はガラス基板１１を介して見られる
ようになっている。このようにして、ガラス基板１１を
伝搬する弾性表面波の伝搬路を接触すると、その伝搬路
を伝搬している弾性表面波が減衰または消滅し、それに
伴って表示画面１２には接触位置に対応して色分けされ
た情報が現われる。しかも、入力する電気信号の周波数
を切り換える操作を行うことにより、同一の位置のガラ
ス基板１１を接触することにより表示画面１２の該同一
の位置において周波数の種類に対応する複数の色で情報
を入力することが可能となる。すなわち、２種類の周波
数を用いれば同一の位置において２種類の色で色分けさ
れた情報の入力が可能になる。また、接触位置に対応す
る形の情報を所定の時間、表示画面に表示させておくシ
ステムが組み込まれている。このようにして、たとえば
ガラス基板１１よりも軟らかく超音波を吸収しやすい物
質で文字などをガラス基板１１に描いた場合、その文字
を表示画面１２に映し出すことができる。図１の超音波
学習装置において図５のすだれ状電極を用いた場合に
は、該すだれ状電極の電極周期長が２種類あってしかも
それぞれの値の差が大きいことから、該すだれ状電極に
入力される２種類の電気信号の周波数の値の差を大きく
することができる。しかもそれぞれの種類の電極周期長
にほぼ対応して入力する電気信号の周波数をさらに数種
類に細分化することができるので、結果として入力する
電気信号の周波数の種類をさらに増加することができ
る。

【００４３】図９および図１０はすだれ状電極Ｔ1，Ｒ1
1間における周波数に対する挿入損失の関係を示す特性
図である。ただし図９はガラス基板１１上を接触しない
場合を、図１０はガラス基板１１上を接触した場合を示
す。３．９６ＭＨｚ近傍のピークが１次モードの弾性表
面波に対応している。この１次モードの弾性表面波に注
目すると、挿入損失における接触した場合と接触しない
場合との差が約１０ｄＢであることが分かる。この挿入
損失の変化はタッチパネル部１の信号処理を行う上で十
分な変化である。

【００４４】図１１および図１２は３．９６ＭＨｚのｒ
ｆパルスを印加した場合のすだれ状電極Ｔ1，Ｒ11間に
おける応答特性を示す図である。ただし図１１はガラス
基板１１上を接触しない場合を、図１２はガラス基板１
１上を接触した場合を示す。すだれ状電極Ｔ1，Ｒ11間
にガラス基板１１が設けられていることから、電磁的直
達波もなくスプリアスも少ない良好な応答特性を示して
いることが分かる。従って、信号処理が容易にできる。

【００４５】図１３は図８に示す遅延線発振器における
発振のスペクトルを示す特性図である。ｆｏは基本波を
示し３．９５１ＭＨｚである。タッチパネル部１を１次
モードで設計していることから、他のモードの影響を受
けずに安定な発振が得られている。また、表面波がほと
んど広がることなく伝搬することから、他の波の影響を
受けずに容易に発振させることができる。

【００４６】図１４はタッチパネル部１のガラス基板１
１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、弾性表面波の波数ｋと圧電磁器薄板１３の厚さｄ
との積（ｋｄ）または弾性表面波の波長λに対するｄの
割合（ｄ／λ）に対する各モードの位相速度を示す図で
ある。但し、圧電磁器薄板１３は、圧電磁器薄板１３の
ガラス基板１１と接触する方の板面（ガラス側板面）が
電気的に開放状態にあってもう一方の空気に接触する方
の板面（空気側板面）が電気的に短絡状態にあるもの
と、圧電磁器薄板１３のガラス側板面と空気側板面とが
共に電気的に短絡状態にあるものである。本実施例にお
いては圧電磁器薄板１３の板面に金属薄膜を被覆するこ
とによりその板面を電気的に短絡状態にしている。本図
において”ｓｈｏｒｔ”は短絡状態を、”ｏｐｅｎ”は
開放状態であることを示す。弾性表面波には複数個のモ
ードがある。零次モードは基本レイリー波であり、零次
モードはｋｄ値が零のときガラス基板１１のレイリー波
速度に一致していて、ｋｄ値が大きくなるにつれて圧電
磁器薄板１３のレイリー波速度に収束している。１次以
上のモードではカットオフ周波数が存在し、ｋｄ値がそ
れぞれの最小のときガラス基板１１の横波速度に収束し
ている。本図において○印は実測値を示す。

【００４７】図１５はタッチパネル部１のガラス基板１
１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、ｋｄ値またはｄ／λ値に対する各モードの位相速
度を示す図である。但し、圧電磁器薄板１３は、圧電磁
器薄板１３のガラス側板面と空気側板面とが共に電気的
に開放状態にあるものと、圧電磁器薄板１３のガラス側
板面が電気的に短絡状態にあって空気側板面が電気的に
開放状態にあるものを用いた。零次モードではｆｄ値が
零のときガラス基板１１のレイリー波速度に一致してい
て、ｋｄ値が大きくなるにつれて圧電磁器薄板１３のレ
イリー波速度に収束している。１次以上のモードではカ
ットオフ周波数が存在し、ｋｄ値がそれぞれの最小のと
きガラス基板１１の横波速度に収束している。本図にお
いて○印は実測値を示す。

【００４８】図１６は圧電磁器薄板１３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実効的電
気機械結合係数ｋ²とｋｄ値との関係を示す特性図であ
る。但し、圧電磁器薄板１３は、圧電磁器薄板１３のガ
ラス側板面にすだれ状電極（ＩＤＴ）を設け空気側板面
を電気的に短絡状態にしたものを用いている。高次モー
ドのｋ²は零次モードに比べて大きな値を示す。特に１
次モードではｋｄ＝１．８においてｋ²＝１７．７％と
いう最大値を示している。

【００４９】図１７は圧電磁器薄板１３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実効的電
気機械結合係数ｋ²とｋｄ値との関係を示す特性図であ
る。但し、圧電磁器薄板１３は、圧電磁器薄板１３のガ
ラス側板面にすだれ状電極を設け空気側板面を電気的に
開放状態にしたものを用いている。高次モードのｋ²は
零次モードに比べて大きな値を示す。

【００５０】図１８は圧電磁器薄板１３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実効的電
気機械結合係数ｋ²とｋｄ値との関係を示す特性図であ
る。但し、圧電磁器薄板１３は、圧電磁器薄板１３のガ
ラス側板面を電気的に短絡状態にし空気側板面にすだれ
状電極を設けたものを用いている。

【００５１】図１９は圧電磁器薄板１３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実効的電
気機械結合係数ｋ²とｋｄ値との関係を示す特性図であ
る。但し、圧電磁器薄板１３は、圧電磁器薄板１３のガ
ラス側板面を電気的に開放状態にし空気側板面にすだれ
状電極を設けたものを用いている。

【００５２】図１４〜１９より、１次以上のモードでは
タッチパネル部１を伝搬する弾性表面波の速度がガラス
基板１１単体を伝搬する弾性表面波の速度と等しいとき
ｋ²が最大値を示すことがわかる。

【００５３】図１６〜１９より、圧電磁器薄板１３のガ
ラス側板面にすだれ状電極を設け空気側板面を電気的に
短絡状態にした構造においてすだれ状電極に加えられる
電気的エネルギーが弾性表面波に変換される度合が大き
くなることがわかる。

【００５４】タッチパネル部１のガラス基板１１に弾性
表面波を励振する場合、圧電磁器薄板１３とガラス基板
１１との界面で音響インピーダンスの不整合等によって
生じる反射等を考慮する必要がある。反射係数を最小に
する手段としては、タッチパネル部１における表面波速
度とガラス基板１１単体の表面波速度とが等しくなるよ
うにタッチパネル部１を設計すること、表面波の波長λ
に対する圧電磁器薄板１３の厚さｄの割合（ｄ／λ）が
小さくなるようにタッチパネル部１を設計すること等が
挙げられる。ｄ値が一定である場合には３次よりは２
次、２次よりは１次モードの方が有効である。

【００５５】

【発明の効果】本発明の超音波学習装置によれば、すだ
れ状電極Ｐ_i（ｉ＝１，２，……，Ｎ）から電気信号を
入力する構造を採用することにより、基板の板面Ｚ１に
弾性表面波を励振させることができる。しかも、低消費
電力で高電圧を印加すること無しに効率良く弾性表面波
を励振することができる。すだれ状電極Ｑ_i-1およびＱ_i
_-2を出力用とし、しかもすだれ状電極Ｑ_i-1およびＱ_i-2
のそれぞれをすだれ状電極Ｐ_iに対し弾性表面波の送受
波の指向軸が共通になるよう配置する構造を採用するこ
とにより、板面Ｚ１に励振されている弾性表面波を電気
信号として効率よく出力させることができる。板面Ｚ１
における弾性表面波の伝搬路（すなわちすだれ状電極Ｐ
_iとＱ_i-1との間およびＰ_iとＱ_i-2との間）を入力ペンの
ペン先で接触することにより板面Ｚ１に励振されている
弾性表面波が消滅または減衰するから、すだれ状電極Ｑ
_i-1およびＱ_i-2に出力される電気信号も消滅または減衰
する。このとき、すだれ状電極Ｑ_i-1およびＱ_i-2のうち
出力される電気信号が消滅または減衰するすだれ状電極
を判別することにより、ペン先によって接触された被接
触部分の特定ができる。このようにして、本発明の超音
波学習装置は応答時間が短く感度が良い。なお、前記ペ
ン先は基板よりも軟らかく超音波を吸収しやすい物質で
成ることが必要で、人の指などもその特徴を有する。

【００５６】すだれ状電極Ｐ_iにすだれ状電極Ｐ_iの電極
周期長にほぼ対応する少なくとも１種類の周波数の電気
信号を入力する構造を採用することにより、板面Ｚ１に
該電極周期長にほぼ等しい波長を有する少なくとも１種
類の弾性表面波を励振することができる。また、板面Ｚ
１に励振された弾性表面波をその波長に応じてすだれ状
電極Ｑ_i-1およびＱ_i-2から電気信号として出力すること
ができる。

【００５７】板面Ｚ１に超音波送受波手段を少なくとも
２つ設けた構造を採用し、しかも１つの超音波送受波手
段におけるすだれ状電極Ｐ_iとすだれ状電極群Ｑ_iとの間
の弾性表面波の伝搬路と、別の超音波送受波手段におけ
るすだれ状電極Ｐ_iとすだれ状電極群Ｑ_iとの間の弾性表
面波の伝搬路とを互いに直交させる構造を採用すること
により、板面Ｚ１における被接触部分をさらに繊細に特
定できる。これは超音波送受波手段の数が多い程きめ細
かな特定が可能となる。

【００５８】すだれ状電極Ｑ_i-1のそれぞれの出力端を
互いに電気的に接続点Ｎ１で接続し、すだれ状電極Ｑ
_i-2のそれぞれの出力端を互いに電気的に接続点Ｎ２で
接続することにより、板面Ｚ１における被接触部分を接
続点Ｎ１または接続点Ｎ２に現れる電気信号の大きさか
ら検出することができる。すだれ状電極Ｐ_iに電気信号
を入力する手段として、出力端がすだれ状電極Ｐ_iの入
力端にそれぞれ接続されたＮ個のスイッチＳ_i（ｉ＝
１，２，……，Ｎ）を設け、該スイッチＳ_iを順次に所
定の周期で電気的にそれぞれ断続する構造を採用するこ
とにより、すだれ状電極Ｐ_iに順次に電気信号を入力す
ることができる。従って、板面Ｚ１上における弾性表面
波の伝搬路のうちたとえばすだれ状電極Ｐ₁とＱ_1-1との
間を接触した場合には、すだれ状電極Ｐ₁に電気信号が
入力されているときに限って接続点Ｎ１に出力される遅
延電気信号が減衰または消滅する。このようにして接触
位置を明確に指定することが可能になる。

【００５９】スイッチＳ_iのそれぞれの入力端を互いに
電気的に接続点ＮＳで接続し、接続点Ｎ１を増幅器を介
して接続点ＮＳに電気的に接続する構造を採用すること
により、すだれ状電極Ｐ_iからＱ_i-1に至る間の板面Ｚ１
で成る弾性表面波の伝搬路Ｄ_i（ｉ＝１，２，……，
Ｎ）を遅延素子とする発振器Ｈ_i（ｉ＝１，２，……，
Ｎ）を構成することができる。発振器Ｈ_iの信号ループ
はすだれ状電極Ｐ_iと、伝搬路Ｄ_iと、すだれ状電極Ｑ
_i-1と、増幅器とから成る。このようにして、回路構成
が簡略化されることから装置の小型軽量化がさらに促進
され、しかも低消費電力で低電圧での駆動が可能とな
る。

【００６０】すだれ状電極Ｐ_i，Ｑ_i-1およびＱ_i-2とし
てそれぞれが少なくとも２つの電極周期長Ｌ１およびＬ
２を有する構造を採用することにより、すだれ状電極Ｐ
_iに電極周期長Ｌ１またはＬ２にほぼ相応する周波数の
電気信号を入力することができる。従って、板面Ｚ１に
電極周期長Ｌ１またはＬ２にほぼ等しい波長の弾性表面
波を励振することができる。また、板面Ｚ１に励振され
ている電極周期長Ｌ１またはＬ２にほぼ等しい波長を有
する弾性表面波をすだれ状電極Ｑ_i-1およびＱ_i _-2から電
気信号として出力させることができる。超音波送受波手
段においてすだれ状電極Ｐ_iおよびすだれ状電極群Ｑ_iを
電極周期長が小さい方の電極指が互いに内側になるよう
に、つまり電極間距離が小さくなるように配置すること
により、板面Ｚ１に励振する弾性表面波の減衰を抑制す
ることができる。

【００６１】情報入力手段として板面Ｚ１にペン先を接
触させて情報を入力する手段が含まれる。また、接触に
より表示画面に情報を表示させる構造を採用している。
表示画面の情報はそのまま板面Ｚ１を介して見られるよ
うになっている。しかも、板面Ｚ１を通して見える表示
画面の透明度は優れている。これはつまりディスプレイ
とキーボードとが一体となった構造に他ならない。従っ
て、装置の一層の小型軽量化、薄型化が促進されるとと
もに、画面が鮮明で、そのうえ初心者にも簡単に操作で
きる。

【００６２】被接触部分の位置に対応する情報が表示画
面に所定の時間だけ表示される構造が採用されている。
但し、該情報はこれから入力しようとする情報、または
すでに保存されていて被接触部分の位置に基づいて表示
画面に出力される情報である。従って、文字などの情報
を入力する場合、ペン先で文字などを板面Ｚ１に描くこ
とによりその文字を表示画面に映し出すことができる。
このようにして、文字、記号、その他の情報を板面Ｚ１
に直接書き込むことにより、それらの情報の入力ができ
るばかりでなく、表示画面に画像として映し出すことが
可能になる。また、板面Ｚ１の所定の部分に接触するこ
とにより、すでに保存されていた情報を表示画面に出力
することも可能である。さらに、表示画面に表示された
学習情報に応じて別の学習情報を表示画面に表示させる
構造が採用されている。このようにして、対話形式の学
習が可能となる。たとえば、まず第一に画面に問題を映
し出し、第二にその問題の答えを画面に書き入れ、第三
に模範回答を画面に表示させることなどの一連の動作が
同じ画面上において可能となる。

【００６３】情報処理手段としてペン先によって接触さ
れた板面Ｚ１における被接触部分を特定する手段と、そ
の被接触部分の位置に基づき情報入力手段で入力された
情報を検出する入力情報検出手段とが含まれる。また、
情報処理手段は情報記憶手段を備えている。情報記憶手
段として板面Ｚ１上の位置をアドレスとし該位置に対応
付けた情報をデータとしたテーブルを予め記憶しておく
構造を採用することにより、被接触部分の位置がアドレ
スとして入力される。従って、そのアドレスから保存さ
れているデータを読み出すことができる。また、情報記
憶手段として文字や記号などのパターンを予め記憶して
おく構造を採用することにより、被接触部分の位置の移
動で形成される軌跡が入力され、該軌跡とパターンとの
比較が行なわれ、前記軌跡の示す情報が認識される。従
って、板面Ｚ１に描いた文字などの情報を入力すること
ができる。

【００６４】表示画面として少なくとも２種類の色で情
報が表示される構造を採用し、すだれ状電極Ｐ_iに入力
する電気信号の周波数と表示画面の色とを対応させる構
造を採用することにより、表示画面の同一箇所に周波数
を切り換えることによって別々に色分けされた情報を入
力することが可能になる。つまり、板面Ｚ１における前
記箇所を周波数ごとに接触することによって周波数ごと
に色分けされた情報を入力することが可能になる。従っ
て、入力する情報量を増大させることにもなる。

【００６５】基板としてＬａ添加ジルコン・チタン酸鉛
（ＰＬＺＴ）磁器などの透光性の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、該基板に効率よ
く弾性表面波を励振することができる。このとき、すだ
れ状電極Ｐ_iおよびすだれ状電極群Ｑ_iは基板に直接設け
られている。また、圧電セラミックとしてほぼ透明な構
造を採用することにより、表示画面に現われる情報を板
面Ｚ１上から見ることができる。圧電セラミックで成る
基板の板面Ｚ１に弾性表面波を伝搬させるためには基板
の厚さはすだれ状電極Ｐ_i，Ｑ_i-1およびＱ_i-2の電極周
期長の３倍以上であることが望ましい。基板の厚さが電
極周期長よりも小さく、薄い場合にはラム波が伝搬する
が、タッチパネルとしての機能を果たしうるモードが存
在するならば、ラム波の利用も可能である。基板として
は圧電セラミックの他にＬｉＮｂＯ₃，ＬｉＴａＯ₃等の
単結晶が考えられる。これらの単結晶は透明でしかも圧
電性を有していることから基板として有望であるが、結
晶としての異方性を有しているので電気機械結合係数を
含めて設計の段階で工夫を必要とするだけでなく、余分
な電子回路を必要とする可能性がある。圧電セラミック
の中でもＰＬＺＴは透明でありしかも加工性、耐久性に
優れていることから基板として有望である。ＰＬＺＴで
成る基板の板面Ｚ１の面内での等方性を利用することに
より、１つの超音波送受波手段におけるすだれ状電極Ｐ
_iとすだれ状電極群Ｑ_iとの間の弾性表面波の伝搬路と、
別の超音波送受波手段におけるすだれ状電極Ｐ_iとすだ
れ状電極群Ｑ_iとの間の弾性表面波の伝搬路とを互いに
直交させる構造を採用した場合、一方のすだれ状電極群
Ｑ_iともう一方のすだれ状電極群Ｑ_iに出力される電気信
号のレベルをほぼ同一にすることができる。従って回路
構成が簡単になり装置の小型軽量化が促進できるばかり
でなく、出力信号を常に均一化できるので信号処理が正
確になり感度が向上する。さらに分解能も上がるので入
力する情報量を増大できる。

【００６６】基板として非圧電体を採用し、超音波送受
波手段が超音波デバイスＡおよびＢで成る構造を採用
し、超音波デバイスＡが圧電薄板ａにすだれ状電極Ｐ_i
を設けて成り超音波デバイスＢが圧電薄板ｂにすだれ状
電極群Ｑ_iを設けて成ることから、すだれ状電極Ｐ_iに接
触する部分の基板の板面Ｚ１に１次モードまたは２次以
上のモードの弾性表面波を励振させることができる。こ
のときこの弾性表面波の位相速度が基板単体における弾
性表面波の伝搬速度に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Ｐ_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、圧電薄板と基板との界面で
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。このようにして、低消費電力
で高電圧を印加すること無しに効率良く弾性表面波を基
板の板面Ｚ１に励振することができる。その上、基板の
面積を比較的大規模にもできることから、幅広い応用が
可能である。なお、圧電薄板ａおよびｂは板面Ｚ１に設
けられている。

【００６７】超音波デバイスＡおよびＢにおけるそれぞ
れの圧電薄板ａおよびｂの厚さをすだれ状電極の電極周
期長以下にし、すだれ状電極の電極周期長を１次モード
または２次以上のモードの弾性表面波の波長にほぼ等し
くする構造を採用することにより、すだれ状電極から加
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、圧電薄板と非
圧電体で成る基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。
なお、すだれ状電極の電極周期長すなわち弾性表面波の
波長λに対する圧電薄板の厚さｄの割合（ｄ／λ）が小
さいほど効果は大きい。

【００６８】圧電薄板として圧電セラミック、ＰＶＤＦ
その他の高分子圧電フィルムを採用することにより、基
板に効率よく１次モードまたは２次以上のモードの弾性
表面波を励振することができる。圧電セラミックはその
分極軸の方向を厚さ方向と一致させる構造を採用するこ
とにより、基板に効率よく１次モードまたは２次以上の
モードの弾性表面波を励振することができる。

【００６９】すだれ状電極を非圧電体で成る基板と圧電
薄板との界面に設けた構造を採用することにより、すだ
れ状電極に加えられる電気的エネルギーを効率よく弾性
表面波に変換することができる。

【００７０】このようにして、本発明の超音波学習装置
は入力ペンで板面Ｚ１に触れることにより処理の指示、
手書き文字の認識、仮名漢字変換などの文字入力、図形
や絵の描画、改行・挿入・削除などの操作をマニュアル
無しに初心者にも簡単に行うことができる。また、オプ
ション外付けキーボードを接続することも可能で、キー
ボード入力もできる。通信機能にも対応でき、プリン
タ、外付けＣＲＴなども接続できる。従って、本発明の
超音波学習装置はその対話型の機能を活用して個人で問
題を解く場合に限らず、通信機能を利用して第三者に模
範回答を返信してもらうこと等、学習装置としての幅広
い応用が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の超音波学習装置の一実施例を示す斜視
図。

【図２】タッチパネル部１の一実施例を示す平面図。

【図３】図２のタッチパネル部１における超音波デバイ
ス７および９を示す平面図。

【図４】図２のタッチパネル部１の断面図。

【図５】図２のタッチパネル部１に用いられているすだ
れ状電極の代わりに用いられるすだれ状電極の一実施例
を示す平面図。

【図６】図１の超音波学習装置のタッチパネル部１をｒ
ｆパルスを用いて駆動する場合の構成図。

【図７】図６の構成図における各部〜における波形
図。

【図８】図１の超音波学習装置のタッチパネル部１を遅
延線発振器を形成して駆動する場合の構成図。

【図９】すだれ状電極Ｔ1，Ｒ11間における周波数に対
する挿入損失の関係を示す特性図。

【図１０】すだれ状電極Ｔ1，Ｒ11間における周波数に
対する挿入損失の関係を示す特性図。

【図１１】３．９６ＭＨｚのｒｆパルスを印加した場合
のすだれ状電極Ｔ1，Ｒ11間における応答特性を示す
図。

【図１２】３．９６ＭＨｚのｒｆパルスを印加した場合
のすだれ状電極Ｔ1，Ｒ11間における応答特性を示す
図。

【図１３】図８に示す遅延線発振器における発振のスペ
クトルを示す特性図。

【図１４】タッチパネル部１のガラス基板１１を伝搬す
る弾性表面波の速度分散曲線を示す特性図。

【図１５】タッチパネル部１のガラス基板１１を伝搬す
る弾性表面波の速度分散曲線を示す特性図。

【図１６】圧電磁器薄板１３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実効的電気機械結合
係数ｋ²とｋｄ値との関係を示す特性図。

【図１７】圧電磁器薄板１３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実効的電気機械結合
係数ｋ²とｋｄ値との関係を示す特性図。

【図１８】圧電磁器薄板１３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実効的電気機械結合
係数ｋ²とｋｄ値との関係を示す特性図。

【図１９】圧電磁器薄板１３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実効的電気機械結合
係数ｋ²とｋｄ値との関係を示す特性図。

【符号の説明】

１タッチパネル部２情報処理部３パワースイッチ４ディスク挿入室５入力ペン格納室６カバー７，８，９，１０超音波デバイス１１ガラス基板１２表示画面１３圧電磁器薄板Ｔ1，Ｔ2，Ｔ3，Ｔ4 すだれ状電極Ｒ11，Ｒ12，Ｒ13，Ｒ14，Ｒ21，Ｒ22，Ｒ23，Ｒ24
すだれ状電極Ｒ31，Ｒ32，Ｒ33，Ｒ34，Ｒ41，Ｒ42，Ｒ43，Ｒ44
すだれ状電極

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板の一方の板面Ｚ１に少なくとも２つ
の超音波送受波手段を備えるとともに前記基板のもう一
方の板面Ｚ２に表示画面を備え、前記板面Ｚ１に入力ペ
ンのペン先を接触させることによって学習情報を入力す
る学習情報入力手段と、学習情報記憶手段を備えた学習
情報処理手段とから成る対話型の超音波学習装置であっ
て、前記超音波送受波手段は、Ｎ組のすだれ状電極Ｐ_i（ｉ
＝１，２，……，Ｎ）と、前記すだれ状電極Ｐ_iにそれ
ぞれ対応するＮ組のすだれ状電極群Ｑ_i（ｉ＝１，２，
……，Ｎ）とから成り、前記すだれ状電極群Ｑ_iはそれぞれ少なくとも２組のす
だれ状電極Ｑ_i-1（ｉ＝１，２，……，Ｎ）およびＱ_i-2
（ｉ＝１，２，……，Ｎ）から成り、前記すだれ状電極Ｐ_iの電極周期長にほぼ対応する少な
くとも１種類の周波数の電気信号を該すだれ状電極Ｐ_i
に入力することにより、前記電極周期長にほぼ等しい波
長を有する少なくとも１種類の弾性表面波を前記板面Ｚ
１に励振する電気信号入力手段と、前記板面Ｚ１に励振された該弾性表面波の波長に応じて
前記すだれ状電極Ｑ_i- ₁およびＱ_i-2に現れる電気信号を
検知する電気信号検知手段とが設けてあり、前記すだれ状電極Ｑ_i-1のそれぞれの出力端は互いに電
気的に接続点Ｎ１で接続されており、前記すだれ状電極
Ｑ_i-2のそれぞれの出力端は互いに電気的に接続点Ｎ２
で接続されており、１つの前記超音波送受波手段における前記すだれ状電極
Ｐ_iと前記すだれ状電極群Ｑ_iとの間の弾性表面波の伝搬
路と、別の前記超音波送受波手段における前記すだれ状
電極Ｐ_iと前記すだれ状電極群Ｑ_iとの間の弾性表面波の
伝搬路とが互いに直交していて、前記電気信号検知手段は、前記板面Ｚ１における弾性表
面波の伝搬路の一部に前記ペン先が接触したことを前記
接続点Ｎ１およびＮ２に現れる電気信号の大きさから感
知する手段と、前記接続点Ｎ１およびＮ２のうち出力さ
れる前記電気信号の大きさが変化する前記接続点Ｎ１ま
たはＮ２の位置から、前記ペン先によって接触された前
記伝搬路における被接触部分を特定する手段とを含み、前記学習情報処理手段は、前記被接触部分の位置に基づ
き前記入力ペンで入力された学習情報を検出する学習情
報検出手段と、該学習情報検出手段で検出された前記学
習情報を前記表示画面に所定の時間だけ表示させておく
手段と、前記表示画面に表示された前記学習情報に応じ
て別の学習情報を該表示画面に表示させる手段とを含む
ことを特徴とする対話型の超音波学習装置。
【請求項２】前記電気信号入力手段は、出力端が前記
すだれ状電極Ｐ_iの入力端にそれぞれ接続されたＮ個の
スイッチＳ_i（ｉ＝１，２，……，Ｎ）と、該スイッチ
Ｓ_iを順次に所定の周期で電気的にそれぞれ断続するス
イッチ制御手段とを含み、前記スイッチＳ_iのそれぞれの入力端は互いに電気的に
接続点ＮＳで接続され、前記接続点Ｎ１は増幅器を介し
て前記接続点ＮＳに電気的に接続され、前記すだれ状電極Ｐ_iから前記すだれ状電極Ｑ_i-1に至る
間の前記基板で成る弾性表面波の伝搬路Ｄ_i（ｉ＝１，
２，……，Ｎ）を遅延素子とする発振器Ｈ_i（ｉ＝１，
２，……，Ｎ）が構成されていて、前記発振器Ｈ_iの信号ループは前記すだれ状電極Ｐ_iと、
前記伝搬路Ｄ_iと、前記すだれ状電極Ｑ_i-1と、前記増幅
器とから成ることを特徴とする請求項１に記載の超音波
学習装置。
【請求項３】前記すだれ状電極Ｐ_i，Ｑ_i-1およびＱ
_i-2における電極周期長にはそれぞれ少なくともＬ１と
Ｌ２との２つが有り、前記電気信号入力手段は該電極周期長Ｌ１またはＬ２に
ほぼ対応する周波数の電気信号を前記すだれ状電極Ｐ_i
に入力することにより、前記電極周期長Ｌ１またはＬ２
にほぼ等しい波長の弾性表面波を前記板面Ｚ１に励振す
ることを特徴とする請求項１または２に記載の超音波学
習装置。
【請求項４】前記学習情報記憶手段は前記板面Ｚ１上
の位置をアドレスとし該位置に対応付けた学習情報をデ
ータとしたテーブルを予め記憶しており、前記学習情報検出手段は前記被接触部分の位置を前記学
習情報記憶手段によって前記アドレスとして入力し、当
該アドレスから読み出した前記データを前記学習情報入
力手段で入力された前記学習情報とすることを特徴とす
る請求項１，２または３に記載の超音波学習装置。
【請求項５】前記学習情報記憶手段は文字や記号など
のパターンを予め記憶しており、前記学習情報検出手段は前記被接触部分の位置の移動で
形成される軌跡と前記学習情報記憶手段から読みだした
前記パターンとの比較を行い、パターンマッチング法に
より前記学習情報入力手段で入力された前記学習情報を
検出することを特徴とする請求項１，２または３に記載
の超音波学習装置。
【請求項６】前記学習情報検出手段は前記被接触部分
の位置を前記学習情報入力手段で入力された前記学習情
報とすることを特徴とする請求項１，２または３に記載
の超音波学習装置。
【請求項７】前記学習情報入力手段は前記学習情報を
少なくとも２種類の色で前記表示画面に表示し、前記電気信号入力手段は前記すだれ状電極Ｐ_iの電極周
期長にほぼ対応する少なくとも２種類の周波数の電気信
号を該すだれ状電極Ｐ_iに入力することにより、前記電
極周期長にほぼ等しい波長を有する少なくとも２種類の
弾性表面波を前記板面Ｚ１に励振し、前記周波数と前記学習情報の前記色とを対応させる手段
が設けられていることを特徴とする請求項１，２，３，
４，５または６に記載の超音波学習装置。
【請求項８】前記基板がほぼ透明な圧電セラミックで
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って、前記すだれ状電極Ｐ_iおよび前記すだれ状電極群Ｑ_iは前
記板面Ｚ１に設けられていることを特徴とする請求項
１，２，３，４，５，６または７に記載の超音波学習装
置。
【請求項９】前記基板が非圧電体で成り、前記超音波送受波手段は超音波デバイスＡおよびＢで成
り、前記超音波デバイスＡは圧電薄板ａに前記すだれ状
電極Ｐ_iを設けて成り、前記超音波デバイスＢは圧電薄
板ｂに前記すだれ状電極群Ｑ_iを設けて成り、前記圧電薄板ａおよびｂは前記板面Ｚ１に設けられてい
ることを特徴とする請求項１，２，３，４，５，６また
は７に記載の超音波学習装置。
【請求項１０】前記圧電薄板ａの厚さは前記すだれ状
電極Ｐ_iの電極周期長以下であり、前記圧電薄板ｂの厚
さは前記すだれ状電極Ｑ_i-1およびＱ_i-2の電極周期長以
下であって、前記すだれ状電極Ｐ_i，Ｑ_i-1およびＱ_i-2の電極周期長
は１次モードまたは２次以上のモードの弾性表面波の波
長にほぼ等しく、前記１次モードまたは２次以上の前記モードの弾性表面
波の位相速度は前記基板単体に励振される弾性表面波の
伝搬速度にほぼ等しいことを特徴とする請求項９に記載
の超音波学習装置。
【請求項１１】前記圧電薄板ａまたはｂ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ことを特徴とする請
求項９または１０に記載の超音波学習装置。
【請求項１２】前記圧電薄板ａまたはｂがＰＶＤＦそ
の他の高分子圧電フィルムで成ることを特徴とする請求
項９または１０に記載の超音波学習装置。
【請求項１３】前記圧電薄板ａまたはｂは前記すだれ
状電極が設けられている方の板面を介して前記板面Ｚ１
に固着されていることを特徴とする請求項９，１０，１
１または１２に記載の超音波学習装置。