JPH0736604A - 超音波タッチパネル - Google Patents
超音波タッチパネルInfo
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- JPH0736604A JPH0736604A JP20297393A JP20297393A JPH0736604A JP H0736604 A JPH0736604 A JP H0736604A JP 20297393 A JP20297393 A JP 20297393A JP 20297393 A JP20297393 A JP 20297393A JP H0736604 A JPH0736604 A JP H0736604A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 超音波送受波手段を非圧電基板の板面に備え
ることにより、その板面に人指、物体またはレーザー光
のスポットが接触したことを感知し、その接触した位置
を特定する超音波タッチパネルを提供する。 【構成】 入力用すだれ状電極から周波数帯域がΔｆ
1ー1またはΔｆ1ー2の線形チャープ信号を入力すると、入
力用すだれ状電極の電極周期長に対応して変化する周波
数の電気信号が弾性表面波に変換されて非圧電基板１を
伝搬し、出力用すだれ状電極の電極周期長にほぼ等しい
波長の弾性表面波が遅延電気信号に変換されて、出力用
すだれ状電極から出力される。非圧電基板１上の弾性表
面波の伝搬路を接触すると、それに応じて遅延電気信号
も減衰する。接触位置は減衰した遅延電気信号の周波数
から検出できる。なお、入力信号の周波数帯域と表示画
面３に表示する情報の色とを対応させることができる。
ることにより、その板面に人指、物体またはレーザー光
のスポットが接触したことを感知し、その接触した位置
を特定する超音波タッチパネルを提供する。 【構成】 入力用すだれ状電極から周波数帯域がΔｆ
1ー1またはΔｆ1ー2の線形チャープ信号を入力すると、入
力用すだれ状電極の電極周期長に対応して変化する周波
数の電気信号が弾性表面波に変換されて非圧電基板１を
伝搬し、出力用すだれ状電極の電極周期長にほぼ等しい
波長の弾性表面波が遅延電気信号に変換されて、出力用
すだれ状電極から出力される。非圧電基板１上の弾性表
面波の伝搬路を接触すると、それに応じて遅延電気信号
も減衰する。接触位置は減衰した遅延電気信号の周波数
から検出できる。なお、入力信号の周波数帯域と表示画
面３に表示する情報の色とを対応させることができる。
Description
【産業上の利用分野】本発明は超音波送受波手段を非圧
電基板の板面に備えることにより、その板面に人指、物
体またはレーザー光のスポットが接触したことを感知
し、その接触した位置を特定する超音波タッチパネルに
関する。
電基板の板面に備えることにより、その板面に人指、物
体またはレーザー光のスポットが接触したことを感知
し、その接触した位置を特定する超音波タッチパネルに
関する。
【従来の技術】タッチパネルはパネル上への人指または
物体による接触がすばやい応答性をもって感知されるこ
とが要求され、その接触位置が高い分解能をもって特定
されることが望まれる。接触位置を検出する従来の方式
には抵抗膜方式、光学方式および超音波方式など様々な
方式がある。抵抗膜方式や光学方式は低消費電力である
ものの応答時間、感度、耐久性等の点で問題を有してい
る。超音波方式によるタッチパネルとしては反射アレイ
を用いた弾性表面波タッチパネルが挙げられる。これは
予め弾性表面波をくさび形トランスデューサを用いて励
振させておいたパネル上に接触することによりその弾性
表面波が減衰することを利用したものであって、耐環境
性に優れる等の利点を有する反面、反射アレイの製作に
高度な技術を必要とするとともにくさび形トランスデュ
ーサの工作精度がタッチパネルとしての機能を左右し、
さらに低電圧駆動に難点を有している。このようにし
て、従来のタッチパネルは応答時間、分解能、耐久性、
工作精度、加工性および量産性等に問題を有している。
物体による接触がすばやい応答性をもって感知されるこ
とが要求され、その接触位置が高い分解能をもって特定
されることが望まれる。接触位置を検出する従来の方式
には抵抗膜方式、光学方式および超音波方式など様々な
方式がある。抵抗膜方式や光学方式は低消費電力である
ものの応答時間、感度、耐久性等の点で問題を有してい
る。超音波方式によるタッチパネルとしては反射アレイ
を用いた弾性表面波タッチパネルが挙げられる。これは
予め弾性表面波をくさび形トランスデューサを用いて励
振させておいたパネル上に接触することによりその弾性
表面波が減衰することを利用したものであって、耐環境
性に優れる等の利点を有する反面、反射アレイの製作に
高度な技術を必要とするとともにくさび形トランスデュ
ーサの工作精度がタッチパネルとしての機能を左右し、
さらに低電圧駆動に難点を有している。このようにし
て、従来のタッチパネルは応答時間、分解能、耐久性、
工作精度、加工性および量産性等に問題を有している。
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は非圧電
基板の板面に超音波送受波手段を備えることにより加工
性、耐久性および量産性に優れ、小型軽量化が可能な超
音波タッチパネルを提供することにある。また、低消費
電力、低電圧で効率良く弾性表面波を非圧電基板の板面
に励振することができ、その板面への接触による弾性表
面波の減衰に対する応答時間が短く感度が良好で、しか
も接触した位置を高分解能をもって特定できる超音波タ
ッチパネルを提供することにある。さらに、人指や物体
だけでなく、レーザー光のスポットによる板面への接触
を感知できる超音波タッチパネルを提供することを目的
とする。
基板の板面に超音波送受波手段を備えることにより加工
性、耐久性および量産性に優れ、小型軽量化が可能な超
音波タッチパネルを提供することにある。また、低消費
電力、低電圧で効率良く弾性表面波を非圧電基板の板面
に励振することができ、その板面への接触による弾性表
面波の減衰に対する応答時間が短く感度が良好で、しか
も接触した位置を高分解能をもって特定できる超音波タ
ッチパネルを提供することにある。さらに、人指や物体
だけでなく、レーザー光のスポットによる板面への接触
を感知できる超音波タッチパネルを提供することを目的
とする。
【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、超音波デバイスＴおよびＲで成る超音
波送受波手段をほぼ透明な非圧電基板の一方の板面Ｆ１
に少なくとも２つ備えた超音波タッチパネルにおいて、
前記超音波デバイスＴはＮ個のすだれ状電極群Ｐi（ｉ
＝１，２，……，Ｎ）を圧電薄板Ａに備えて成り、前記
超音波デバイスＲは前記すだれ状電極群Ｐiそれぞれに
対応するＮ個のすだれ状電極群Ｑi（ｉ＝１，２，…
…，Ｎ）を圧電薄板Ｂに備えて成り、前記すだれ状電極
群Ｐiはそれぞれ少なくとも１組のすだれ状電極Ｐi-1で
成り、前記すだれ状電極群Ｑiはそれぞれ少なくとも１
組のすだれ状電極Ｑi-1で成り、前記すだれ状電極Ｐi-1
およびＱi-1は前記すだれ状電極Ｐi-1およびＱi-1の中
心線に平行な方向に沿ってそれぞれの電極周期長が連続
的に変化する構造を成し、前記すだれ状電極Ｐi-1の電
極周期長にほぼ対応して連続的に変化する周波数の電気
信号を前記すだれ状電極Ｐi-1に入力し、前記板面Ｆ１
に弾性表面波を励振する手段と、前記板面Ｆ１に励振さ
れた該弾性表面波に応じて前記すだれ状電極Ｑi-1に現
れる電気信号を出力する手段とが設けてあり、前記すだ
れ状電極Ｐi-1とＱi-1とは前記弾性表面波の送受波の指
向軸を共通にして互いに１対１に対をなして配置されて
いて、１つの前記超音波送受波手段における前記超音波
デバイスＴ，Ｒ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超音波デバイスＴ，Ｒ間の
弾性表面波の伝搬路とが互いに直交していて、前記伝搬
路の一部に人指、物体またはレーザー光のスポットが接
触したことを、前記すだれ状電極Ｑi-1に出力される前
記電気信号における周波数成分の大きさから感知し、前
記伝搬路における人指、物体またはレーザー光のスポッ
トによる接触位置を前記周波数成分のうちで変動した周
波数成分から検出する装置に接続されていることを特徴
とする。請求項２に記載の超音波タッチパネルは、前記
非圧電基板のもう一方の板面Ｆ２に少なくとも１種類の
色で表示される表示装置の表示画面が備えられ、前記す
だれ状電極Ｐi-1に入力する電気信号の周波数帯域と前
記表示画面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３に記載の超音波タッチパ
ネルは、前記接触位置と前記変動周波数成分とが直線関
係にあることを特徴とする。請求項４に記載の超音波タ
ッチパネルは、前記圧電薄板Ａの厚さが前記すだれ状電
極Ｐi-1の電極周期長以下であり、前記圧電薄板Ｂの厚
さが前記すだれ状電極Ｑi-1の電極周期長以下であっ
て、前記すだれ状電極Ｐi-1およびＱi-1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非圧電板単体に励振
される弾性表面波の伝搬速度の近傍にあることを特徴と
する。請求項５に記載の超音波タッチパネルは、前記圧
電薄板ＡおよびＢがそれぞれ前記すだれ状電極Ｐi-1お
よびＱi-1が設けられている方の板面で前記板面Ｆ１に
固着されていることを特徴とする。請求項６に記載の超
音波タッチパネルは、前記すだれ状電極群Ｐiがそれぞ
れ少なくとも２組のすだれ状電極Ｐi-1およびＰi-2で成
り、前記すだれ状電極群Ｑiが該すだれ状電極Ｐi-1およ
びＰi-2それぞれに対応する２組のすだれ状電極Ｑi -1お
よびＱi-2で成り、前記すだれ状電極Ｐi-1における電極
周期長が最も大きい部分と、前記すだれ状電極Ｐi-2に
おける電極周期長が最も小さい部分とが互いに隣合うよ
うに配置され、前記すだれ状電極Ｑi-1における電極周
期長が最も大きい部分と、前記すだれ状電極Ｑi-2にお
ける電極周期長が最も小さい部分とが互いに隣合うよう
に配置されていることを特徴とする。請求項７に記載の
超音波タッチパネルは、前記すだれ状電極Ｐi-1に入力
する電気信号の周波数帯域と前記すだれ状電極Ｐi-2に
入力する電気信号の周波数帯域とが異なることを特徴と
する。請求項８に記載の超音波タッチパネルは、前記す
だれ状電極群Ｑiが前記すだれ状電極Ｐi-1それぞれに対
応する少なくとも２組のすだれ状電極Ｑi-11（ｉ＝１，
２，……，Ｎ）およびＱi-12（ｉ＝１，２，……，Ｎ）
から成り、前記すだれ状電極Ｑi-11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Ｑi-12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、前記すだれ状電極Ｐi-1
に電気信号を入力する手段は、出力端が前記すだれ状電
極Ｐi-1の入力端にそれぞれ接続されたＮ個のスイッチ
Ｓi-1（ｉ＝１，２，……，Ｎ）と、該スイッチＳi-1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、前記板面Ｆ１における弾性表面波の
伝搬路の一部に人指、物体またはレーザー光のスポット
が接触したことを、前記接続点Ｎ１および前記接続点Ｎ
２に現れる電気信号の大きさから感知することを特徴と
する。請求項９に記載の超音波タッチパネルは、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。請求項１０に記載の超音
波タッチパネルは、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。
タッチパネルは、超音波デバイスＴおよびＲで成る超音
波送受波手段をほぼ透明な非圧電基板の一方の板面Ｆ１
に少なくとも２つ備えた超音波タッチパネルにおいて、
前記超音波デバイスＴはＮ個のすだれ状電極群Ｐi（ｉ
＝１，２，……，Ｎ）を圧電薄板Ａに備えて成り、前記
超音波デバイスＲは前記すだれ状電極群Ｐiそれぞれに
対応するＮ個のすだれ状電極群Ｑi（ｉ＝１，２，…
…，Ｎ）を圧電薄板Ｂに備えて成り、前記すだれ状電極
群Ｐiはそれぞれ少なくとも１組のすだれ状電極Ｐi-1で
成り、前記すだれ状電極群Ｑiはそれぞれ少なくとも１
組のすだれ状電極Ｑi-1で成り、前記すだれ状電極Ｐi-1
およびＱi-1は前記すだれ状電極Ｐi-1およびＱi-1の中
心線に平行な方向に沿ってそれぞれの電極周期長が連続
的に変化する構造を成し、前記すだれ状電極Ｐi-1の電
極周期長にほぼ対応して連続的に変化する周波数の電気
信号を前記すだれ状電極Ｐi-1に入力し、前記板面Ｆ１
に弾性表面波を励振する手段と、前記板面Ｆ１に励振さ
れた該弾性表面波に応じて前記すだれ状電極Ｑi-1に現
れる電気信号を出力する手段とが設けてあり、前記すだ
れ状電極Ｐi-1とＱi-1とは前記弾性表面波の送受波の指
向軸を共通にして互いに１対１に対をなして配置されて
いて、１つの前記超音波送受波手段における前記超音波
デバイスＴ，Ｒ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超音波デバイスＴ，Ｒ間の
弾性表面波の伝搬路とが互いに直交していて、前記伝搬
路の一部に人指、物体またはレーザー光のスポットが接
触したことを、前記すだれ状電極Ｑi-1に出力される前
記電気信号における周波数成分の大きさから感知し、前
記伝搬路における人指、物体またはレーザー光のスポッ
トによる接触位置を前記周波数成分のうちで変動した周
波数成分から検出する装置に接続されていることを特徴
とする。請求項２に記載の超音波タッチパネルは、前記
非圧電基板のもう一方の板面Ｆ２に少なくとも１種類の
色で表示される表示装置の表示画面が備えられ、前記す
だれ状電極Ｐi-1に入力する電気信号の周波数帯域と前
記表示画面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３に記載の超音波タッチパ
ネルは、前記接触位置と前記変動周波数成分とが直線関
係にあることを特徴とする。請求項４に記載の超音波タ
ッチパネルは、前記圧電薄板Ａの厚さが前記すだれ状電
極Ｐi-1の電極周期長以下であり、前記圧電薄板Ｂの厚
さが前記すだれ状電極Ｑi-1の電極周期長以下であっ
て、前記すだれ状電極Ｐi-1およびＱi-1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非圧電板単体に励振
される弾性表面波の伝搬速度の近傍にあることを特徴と
する。請求項５に記載の超音波タッチパネルは、前記圧
電薄板ＡおよびＢがそれぞれ前記すだれ状電極Ｐi-1お
よびＱi-1が設けられている方の板面で前記板面Ｆ１に
固着されていることを特徴とする。請求項６に記載の超
音波タッチパネルは、前記すだれ状電極群Ｐiがそれぞ
れ少なくとも２組のすだれ状電極Ｐi-1およびＰi-2で成
り、前記すだれ状電極群Ｑiが該すだれ状電極Ｐi-1およ
びＰi-2それぞれに対応する２組のすだれ状電極Ｑi -1お
よびＱi-2で成り、前記すだれ状電極Ｐi-1における電極
周期長が最も大きい部分と、前記すだれ状電極Ｐi-2に
おける電極周期長が最も小さい部分とが互いに隣合うよ
うに配置され、前記すだれ状電極Ｑi-1における電極周
期長が最も大きい部分と、前記すだれ状電極Ｑi-2にお
ける電極周期長が最も小さい部分とが互いに隣合うよう
に配置されていることを特徴とする。請求項７に記載の
超音波タッチパネルは、前記すだれ状電極Ｐi-1に入力
する電気信号の周波数帯域と前記すだれ状電極Ｐi-2に
入力する電気信号の周波数帯域とが異なることを特徴と
する。請求項８に記載の超音波タッチパネルは、前記す
だれ状電極群Ｑiが前記すだれ状電極Ｐi-1それぞれに対
応する少なくとも２組のすだれ状電極Ｑi-11（ｉ＝１，
２，……，Ｎ）およびＱi-12（ｉ＝１，２，……，Ｎ）
から成り、前記すだれ状電極Ｑi-11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Ｑi-12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、前記すだれ状電極Ｐi-1
に電気信号を入力する手段は、出力端が前記すだれ状電
極Ｐi-1の入力端にそれぞれ接続されたＮ個のスイッチ
Ｓi-1（ｉ＝１，２，……，Ｎ）と、該スイッチＳi-1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、前記板面Ｆ１における弾性表面波の
伝搬路の一部に人指、物体またはレーザー光のスポット
が接触したことを、前記接続点Ｎ１および前記接続点Ｎ
２に現れる電気信号の大きさから感知することを特徴と
する。請求項９に記載の超音波タッチパネルは、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。請求項１０に記載の超音
波タッチパネルは、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。
【作用】本発明の超音波タッチパネルは、非圧電基板の
一方の板面Ｆ１上に超音波送受波手段を少なくとも２つ
備えて成る簡単な構造を有することから、装置の小型軽
量化が可能である。超音波送受波手段は超音波デバイス
ＴおよびＲで成る。超音波デバイスＴはＮ個のすだれ状
電極群Ｐi（ｉ＝１，２，……，Ｎ）を圧電薄板Ａに備
えて成り、超音波デバイスＲはすだれ状電極群Ｐiそれ
ぞれに対応するＮ個のすだれ状電極群Ｑi（ｉ＝１，
２，……，Ｎ）を圧電薄板Ｂに備えて成る。すだれ状電
極群Ｐiはそれぞれ少なくとも１組のすだれ状電極Ｐi-1
で成り、すだれ状電極群Ｑiはそれぞれ少なくとも１組
のすだれ状電極Ｑi-1で成る。すだれ状電極Ｐi-1および
Ｑi-1はすだれ状電極Ｐi-1およびＱi-1の中心線に平行
な方向に沿ってそれぞれの電極周期長が連続的に変化す
る構造を成す。このとき、このすだれ状電極Ｐi-1およ
びＱi-1の中心線とは各すだれ状電極においてすだれ状
電極を線対称に２等分する線とする。すだれ状電極Ｐ
i-1の電極周期長にほぼ対応して連続的に変化する周波
数の電気信号、たとえば時間とともに周波数が直線的に
変化する線形チャープ信号をすだれ状電極Ｐi-1に入力
する構造を採用することにより、それぞれの電極周期長
に応じた部分のすだれ状電極Ｐi-1からその電極周期長
にほぼ等しい波長を有する１次モードまたは２次以上の
モードの弾性表面波を超音波デバイスＴに接触する部分
の板面Ｆ１上に電極交叉幅に応じて連続的に励振するこ
とができる。このとき、電極交叉幅が大きいほど広い範
囲にわたって弾性表面波を励振できる。また、この弾性
表面波の位相速度が非圧電基板単体における弾性表面波
の伝搬速度の近傍にあるような構造を採用することによ
り、すだれ状電極Ｐi-1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Ａと非圧電基板との界面での
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板面
Ｆ１に励振することができる。その上、板面Ｆ１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。すだれ状電極Ｑi-1をすだれ状電極Ｐi-1に対し
て弾性表面波の送受波の指向軸が共通になるよう互いに
１対１に対を成すように配置する構造を採用することに
より、板面Ｆ１に励振されているそれぞれの弾性表面波
をすだれ状電極Ｑi-1から電気信号として効率よく出力
させることができる。この際、それぞれの弾性表面波の
波長にほぼ対応する周波数の電気信号が弾性表面波の波
長とほぼ等しい電極周期長の部分のすだれ状電極Ｑi-1
から連続的に出力される。板面Ｆ１における弾性表面波
の伝搬路（すなわちすだれ状電極Ｐi-1とＱi-1との間）
の一部を人指または物体で接触すると、板面Ｆ１に励振
されている弾性表面波のうちその接触位置に対応する弾
性表面波が減衰または消滅する。従って、接触位置に対
応する部分のすだれ状電極Ｑi-1に出力される電気信号
も減衰または消滅する。また、板面Ｆ１における弾性表
面波の伝搬路の一部にレーザー光のスポットを当てる
と、板面Ｆ１に励振されている弾性表面波のうちそのレ
ーザー光のスポットが当たった位置に対応する弾性表面
波に異常をきたす。従って、レーザー光のスポットが当
たった位置に対応してすだれ状電極Ｑi-1に出力される
電気信号にも異常が発生する。人指または物体による接
触位置をすだれ状電極Ｑi-1に出力される電気信号にお
ける周波数成分のうちで減衰する成分から検出する構造
を採用することにより、その位置を特定することができ
る。また、レーザー光のスポットが当たった位置をすだ
れ状電極Ｑi-1に出力される電気信号における周波数成
分のうちで異常を来した成分から検出する構造を採用す
ることにより、その位置を特定することができる。この
際、すだれ状電極Ｑi-1に出力される周波数の帯域はよ
り平坦であることが望ましく、平坦であるほど減衰周波
数成分や異常を来した成分の検出感度が向上し信号処理
が容易になり回路構成が簡単になる。周波数帯域が平坦
な構造を成すすだれ状電極としてたとえば双曲線形すだ
れ状電極が挙げられる。また、双曲線形すだれ状電極で
は接触位置と変動する周波数成分とが直線関係にあるこ
とから、信号処理がさらに容易になる。このようにし
て、本発明の超音波タッチパネルは応答時間が短く感度
が良い。なお、前記物体としては基板よりも軟らかく超
音波を吸収しやすい物質であることが必要で、人の指な
どもその特徴を有する。板面Ｆ１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超音波デバイスＴ，Ｒ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超音波
デバイスＴ，Ｒ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Ｆ１における人
指または物体による接触位置またはレーザー光のスポッ
トが当たった位置をさらに繊細に特定できる。また、超
音波送受波手段の数を増やすことも可能で、基板の大き
さに対応して超音波送受波手段の数を増減したり、また
はすだれ状電極Ｐi-1およびＱi-1の大きさを調整したり
する等の手段をとることができる。このようにして、基
板の大きさに左右されることなく人指または物体による
接触位置またはレーザー光のスポットが当たった位置の
きめ細かな特定が可能となる。非圧電基板のもう一方の
板面Ｆ２には少なくとも１種類の色で表示される表示装
置の表示画面を備えることが可能である。この場合、非
圧電基板として透光性を有する構造を採用し、さらに板
面Ｆ１における接触位置またはレーザー光のスポットが
当たった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構造を採用することにより、たとえ
ば非圧電基板よりも軟らかく超音波を吸収しやすい物質
で文字などを板面Ｆ１に描いた場合、その文字を非圧電
基板を介して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Ｆ１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、表示画面に表示する情報の色と、すだれ状
電極Ｐi-1に入力する電気信号の周波数帯域とを対応さ
せる構造を採用することにより、表示画面の同一箇所に
周波数帯域を切り換えることによって別々に色分けされ
た情報を表示することが可能になる。つまり、板面Ｆ１
における同一箇所を周波数帯域ごとに接触することによ
って周波数帯域ごとに色分けされた情報を表示すること
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。たとえば、すだれ状電極Ｐi-1に入力する
電気信号の周波数帯域を２種類とすれば２種類の色の情
報を表示画面に表示することが可能となる。この場合、
すだれ状電極Ｐi-1に入力する電気信号の周波数帯域の
種類を板面Ｆ１に励振される弾性表面波のモード次数に
対応させることができる。すなわち、１次モードおよび
２次以上のモードの弾性表面波にそれぞれ対応する周波
数帯域の電気信号と、表示画面に表示する情報の色とを
対応させることができる。圧電薄板Ａの厚さをすだれ状
電極Ｐi-1の電極周期長以下にし、圧電薄板Ｂの厚さを
すだれ状電極Ｑi-1の電極周期長以下にし、すだれ状電
極Ｐi-1およびＱi- 1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、圧電薄板と非圧電性基
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。圧電薄板ＡおよびＢをそれぞれすだれ状電
極Ｐi-1およびＱi-1が設けられている方の板面で板面Ｆ
１に固着する構造、すなわち、すだれ状電極Ｐi-1を非
圧電基板と圧電薄板Ａとの界面に設け、すだれ状電極Ｑ
i-1を非圧電基板と圧電薄板Ｂ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Ｐi-1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し、その
弾性表面波を効率よくすだれ状電極Ｑi-1において電気
信号に変換することができる。すだれ状電極群Ｐiがそ
れぞれ少なくとも２組のすだれ状電極Ｐi-1およびＰi- 2
で成り、すだれ状電極群Ｑiがすだれ状電極Ｐi-1および
Ｐi-2それぞれに対応する２組のすだれ状電極Ｑi-1およ
びＱi-2で成る構造を採用することができる。このとき
板面Ｆ１においては、すだれ状電極Ｐi-1における電極
周期長が最も大きい部分と、すだれ状電極Ｐi-2におけ
る電極周期長が最も小さい部分とが互いに隣合うように
配置され、すだれ状電極Ｑi-1における電極周期長が最
も大きい部分と、すだれ状電極Ｑi-2における電極周期
長が最も小さい部分とが互いに隣合うように配置される
構造が採用される。また、すだれ状電極Ｐi-1に入力す
る電気信号の周波数帯域とすだれ状電極Ｐi-2に入力す
る電気信号の周波数帯域とが異なる構造を採用するとと
もに、すだれ状電極Ｐi-1およびＰi-2に交互にそれぞれ
の周波数帯域の電気信号を入力する構造を採用し、表示
画面に表示する情報の色とすだれ状電極Ｐi-1およびＰ
i-2に入力する電気信号の周波数帯域とを対応させる構
造を採用することにより、２種類の色の情報を表示画面
に表示することが可能となる。このようにして、すだれ
状電極群ＰiおよびＱiに含まれるすだれ状電極の数を増
やすことによって、表示画面に表示される情報の色を増
やすことが可能となる。さらに、すだれ状電極Ｐi-1，
Ｐi-2，Ｑi-1およびＱi-2は入力および出力される電気
信号の周波数帯域が高周波であるすだれ状電極が互いに
内側になるように、つまり電極間距離が小さくなるよう
に配置される。このような構造を採用することにより、
非圧電基板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
性表面波が非圧電基板に励振され、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。
すだれ状電極群Ｑiとしてすだれ状電極Ｐi-1それぞれ
に対応する少なくとも２組のすだれ状電極Ｑi-11（ｉ＝
１，２，……，Ｎ）およびＱi-12（ｉ＝１，２，……，
Ｎ）から成る構造を採用することができる。このとき、
すだれ状電極Ｑi- 11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Ｑi- 12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、それぞれの接続点Ｎ１およびＮ２に出力される遅
延電気信号を感知することが可能となる。従って、回路
構成が簡略化される。すだれ状電極Ｐi-1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Ｐi-1の入
力端にそれぞれ接続されたＮ個のスイッチＳi-1（ｉ＝
１，２，……，Ｎ）を設け、そのスイッチＳi-1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
手段を採用することができる。このようにして、スイッ
チＳi-1を断続することによりすだれ状電極Ｐi-1に順次
に所定の周期で電気信号を入力することができるから、
非圧電基板の板面Ｆ１上における弾性表面波の伝搬路
（すなわちすだれ状電極Ｐi-1とＱi-11との間およびＰ
i-1とＱi-12との間）のうちたとえばすだれ状電極Ｐ1-1
とＱ1 -11との間を人指で接触した場合には、すだれ状電
極Ｐ1-1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。このようにして板面Ｆ１における接触位置を接続点
Ｎ１およびＮ２に現れる遅延電気信号の大きさから明確
に指定することが可能になる。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、板面Ｆ１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。圧電薄
板ＡおよびＢ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、板面Ｆ１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。
一方の板面Ｆ１上に超音波送受波手段を少なくとも２つ
備えて成る簡単な構造を有することから、装置の小型軽
量化が可能である。超音波送受波手段は超音波デバイス
ＴおよびＲで成る。超音波デバイスＴはＮ個のすだれ状
電極群Ｐi（ｉ＝１，２，……，Ｎ）を圧電薄板Ａに備
えて成り、超音波デバイスＲはすだれ状電極群Ｐiそれ
ぞれに対応するＮ個のすだれ状電極群Ｑi（ｉ＝１，
２，……，Ｎ）を圧電薄板Ｂに備えて成る。すだれ状電
極群Ｐiはそれぞれ少なくとも１組のすだれ状電極Ｐi-1
で成り、すだれ状電極群Ｑiはそれぞれ少なくとも１組
のすだれ状電極Ｑi-1で成る。すだれ状電極Ｐi-1および
Ｑi-1はすだれ状電極Ｐi-1およびＱi-1の中心線に平行
な方向に沿ってそれぞれの電極周期長が連続的に変化す
る構造を成す。このとき、このすだれ状電極Ｐi-1およ
びＱi-1の中心線とは各すだれ状電極においてすだれ状
電極を線対称に２等分する線とする。すだれ状電極Ｐ
i-1の電極周期長にほぼ対応して連続的に変化する周波
数の電気信号、たとえば時間とともに周波数が直線的に
変化する線形チャープ信号をすだれ状電極Ｐi-1に入力
する構造を採用することにより、それぞれの電極周期長
に応じた部分のすだれ状電極Ｐi-1からその電極周期長
にほぼ等しい波長を有する１次モードまたは２次以上の
モードの弾性表面波を超音波デバイスＴに接触する部分
の板面Ｆ１上に電極交叉幅に応じて連続的に励振するこ
とができる。このとき、電極交叉幅が大きいほど広い範
囲にわたって弾性表面波を励振できる。また、この弾性
表面波の位相速度が非圧電基板単体における弾性表面波
の伝搬速度の近傍にあるような構造を採用することによ
り、すだれ状電極Ｐi-1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Ａと非圧電基板との界面での
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板面
Ｆ１に励振することができる。その上、板面Ｆ１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。すだれ状電極Ｑi-1をすだれ状電極Ｐi-1に対し
て弾性表面波の送受波の指向軸が共通になるよう互いに
１対１に対を成すように配置する構造を採用することに
より、板面Ｆ１に励振されているそれぞれの弾性表面波
をすだれ状電極Ｑi-1から電気信号として効率よく出力
させることができる。この際、それぞれの弾性表面波の
波長にほぼ対応する周波数の電気信号が弾性表面波の波
長とほぼ等しい電極周期長の部分のすだれ状電極Ｑi-1
から連続的に出力される。板面Ｆ１における弾性表面波
の伝搬路（すなわちすだれ状電極Ｐi-1とＱi-1との間）
の一部を人指または物体で接触すると、板面Ｆ１に励振
されている弾性表面波のうちその接触位置に対応する弾
性表面波が減衰または消滅する。従って、接触位置に対
応する部分のすだれ状電極Ｑi-1に出力される電気信号
も減衰または消滅する。また、板面Ｆ１における弾性表
面波の伝搬路の一部にレーザー光のスポットを当てる
と、板面Ｆ１に励振されている弾性表面波のうちそのレ
ーザー光のスポットが当たった位置に対応する弾性表面
波に異常をきたす。従って、レーザー光のスポットが当
たった位置に対応してすだれ状電極Ｑi-1に出力される
電気信号にも異常が発生する。人指または物体による接
触位置をすだれ状電極Ｑi-1に出力される電気信号にお
ける周波数成分のうちで減衰する成分から検出する構造
を採用することにより、その位置を特定することができ
る。また、レーザー光のスポットが当たった位置をすだ
れ状電極Ｑi-1に出力される電気信号における周波数成
分のうちで異常を来した成分から検出する構造を採用す
ることにより、その位置を特定することができる。この
際、すだれ状電極Ｑi-1に出力される周波数の帯域はよ
り平坦であることが望ましく、平坦であるほど減衰周波
数成分や異常を来した成分の検出感度が向上し信号処理
が容易になり回路構成が簡単になる。周波数帯域が平坦
な構造を成すすだれ状電極としてたとえば双曲線形すだ
れ状電極が挙げられる。また、双曲線形すだれ状電極で
は接触位置と変動する周波数成分とが直線関係にあるこ
とから、信号処理がさらに容易になる。このようにし
て、本発明の超音波タッチパネルは応答時間が短く感度
が良い。なお、前記物体としては基板よりも軟らかく超
音波を吸収しやすい物質であることが必要で、人の指な
どもその特徴を有する。板面Ｆ１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超音波デバイスＴ，Ｒ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超音波
デバイスＴ，Ｒ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Ｆ１における人
指または物体による接触位置またはレーザー光のスポッ
トが当たった位置をさらに繊細に特定できる。また、超
音波送受波手段の数を増やすことも可能で、基板の大き
さに対応して超音波送受波手段の数を増減したり、また
はすだれ状電極Ｐi-1およびＱi-1の大きさを調整したり
する等の手段をとることができる。このようにして、基
板の大きさに左右されることなく人指または物体による
接触位置またはレーザー光のスポットが当たった位置の
きめ細かな特定が可能となる。非圧電基板のもう一方の
板面Ｆ２には少なくとも１種類の色で表示される表示装
置の表示画面を備えることが可能である。この場合、非
圧電基板として透光性を有する構造を採用し、さらに板
面Ｆ１における接触位置またはレーザー光のスポットが
当たった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構造を採用することにより、たとえ
ば非圧電基板よりも軟らかく超音波を吸収しやすい物質
で文字などを板面Ｆ１に描いた場合、その文字を非圧電
基板を介して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Ｆ１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、表示画面に表示する情報の色と、すだれ状
電極Ｐi-1に入力する電気信号の周波数帯域とを対応さ
せる構造を採用することにより、表示画面の同一箇所に
周波数帯域を切り換えることによって別々に色分けされ
た情報を表示することが可能になる。つまり、板面Ｆ１
における同一箇所を周波数帯域ごとに接触することによ
って周波数帯域ごとに色分けされた情報を表示すること
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。たとえば、すだれ状電極Ｐi-1に入力する
電気信号の周波数帯域を２種類とすれば２種類の色の情
報を表示画面に表示することが可能となる。この場合、
すだれ状電極Ｐi-1に入力する電気信号の周波数帯域の
種類を板面Ｆ１に励振される弾性表面波のモード次数に
対応させることができる。すなわち、１次モードおよび
２次以上のモードの弾性表面波にそれぞれ対応する周波
数帯域の電気信号と、表示画面に表示する情報の色とを
対応させることができる。圧電薄板Ａの厚さをすだれ状
電極Ｐi-1の電極周期長以下にし、圧電薄板Ｂの厚さを
すだれ状電極Ｑi-1の電極周期長以下にし、すだれ状電
極Ｐi-1およびＱi- 1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、圧電薄板と非圧電性基
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。圧電薄板ＡおよびＢをそれぞれすだれ状電
極Ｐi-1およびＱi-1が設けられている方の板面で板面Ｆ
１に固着する構造、すなわち、すだれ状電極Ｐi-1を非
圧電基板と圧電薄板Ａとの界面に設け、すだれ状電極Ｑ
i-1を非圧電基板と圧電薄板Ｂ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Ｐi-1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し、その
弾性表面波を効率よくすだれ状電極Ｑi-1において電気
信号に変換することができる。すだれ状電極群Ｐiがそ
れぞれ少なくとも２組のすだれ状電極Ｐi-1およびＰi- 2
で成り、すだれ状電極群Ｑiがすだれ状電極Ｐi-1および
Ｐi-2それぞれに対応する２組のすだれ状電極Ｑi-1およ
びＱi-2で成る構造を採用することができる。このとき
板面Ｆ１においては、すだれ状電極Ｐi-1における電極
周期長が最も大きい部分と、すだれ状電極Ｐi-2におけ
る電極周期長が最も小さい部分とが互いに隣合うように
配置され、すだれ状電極Ｑi-1における電極周期長が最
も大きい部分と、すだれ状電極Ｑi-2における電極周期
長が最も小さい部分とが互いに隣合うように配置される
構造が採用される。また、すだれ状電極Ｐi-1に入力す
る電気信号の周波数帯域とすだれ状電極Ｐi-2に入力す
る電気信号の周波数帯域とが異なる構造を採用するとと
もに、すだれ状電極Ｐi-1およびＰi-2に交互にそれぞれ
の周波数帯域の電気信号を入力する構造を採用し、表示
画面に表示する情報の色とすだれ状電極Ｐi-1およびＰ
i-2に入力する電気信号の周波数帯域とを対応させる構
造を採用することにより、２種類の色の情報を表示画面
に表示することが可能となる。このようにして、すだれ
状電極群ＰiおよびＱiに含まれるすだれ状電極の数を増
やすことによって、表示画面に表示される情報の色を増
やすことが可能となる。さらに、すだれ状電極Ｐi-1，
Ｐi-2，Ｑi-1およびＱi-2は入力および出力される電気
信号の周波数帯域が高周波であるすだれ状電極が互いに
内側になるように、つまり電極間距離が小さくなるよう
に配置される。このような構造を採用することにより、
非圧電基板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
性表面波が非圧電基板に励振され、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。
すだれ状電極群Ｑiとしてすだれ状電極Ｐi-1それぞれ
に対応する少なくとも２組のすだれ状電極Ｑi-11（ｉ＝
１，２，……，Ｎ）およびＱi-12（ｉ＝１，２，……，
Ｎ）から成る構造を採用することができる。このとき、
すだれ状電極Ｑi- 11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Ｑi- 12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、それぞれの接続点Ｎ１およびＮ２に出力される遅
延電気信号を感知することが可能となる。従って、回路
構成が簡略化される。すだれ状電極Ｐi-1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Ｐi-1の入
力端にそれぞれ接続されたＮ個のスイッチＳi-1（ｉ＝
１，２，……，Ｎ）を設け、そのスイッチＳi-1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
手段を採用することができる。このようにして、スイッ
チＳi-1を断続することによりすだれ状電極Ｐi-1に順次
に所定の周期で電気信号を入力することができるから、
非圧電基板の板面Ｆ１上における弾性表面波の伝搬路
（すなわちすだれ状電極Ｐi-1とＱi-11との間およびＰ
i-1とＱi-12との間）のうちたとえばすだれ状電極Ｐ1-1
とＱ1 -11との間を人指で接触した場合には、すだれ状電
極Ｐ1-1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。このようにして板面Ｆ１における接触位置を接続点
Ｎ１およびＮ２に現れる遅延電気信号の大きさから明確
に指定することが可能になる。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、板面Ｆ１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。圧電薄
板ＡおよびＢ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、板面Ｆ１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。
【実施例】図１は本発明の超音波タッチパネルの第１の
実施例を示す平面図である。本実施例は非圧電基板１、
圧電磁器薄板２、表示画面３（図１では描かれていな
い）、すだれ状電極ＴＸ１，ＴＸ２，ＴＸ３，ＴＹ１，
ＴＹ２，ＴＹ３，ＲＸ１，ＲＸ２，ＲＸ３，ＲＹ１，Ｒ
Ｙ２およびＲＹ３から成る。非圧電基板１は長さ１０４
ｍｍ、幅１０４ｍｍ、厚さ１．９ｍｍのパイレックスガ
ラスで成る。圧電磁器薄板２は厚さ２３０μｍのＴＤＫ
製１０１Ａ材（製品名）で成る。圧電磁器薄板２は非圧
電基板１の縁を囲むような形で、厚さ約２０μｍのエポ
キシ系樹脂によって非圧電基板１の一方の板面上に固着
されている。非圧電基板１のもう一方の板面上には表示
画面３が固着されている。表示画面３は表示装置に接続
されている。圧電磁器薄板２上には前記各すだれ状電極
が設けられている。前記各すだれ状電極はアルミニウム
薄膜で成り、双曲線形を成している。すだれ状電極ＴＸ
１，ＴＸ２，ＴＸ３，ＴＹ１，ＴＹ２およびＴＹ３は入
力用として、すだれ状電極ＲＸ１，ＲＸ２，ＲＸ３，Ｒ
Ｙ１，ＲＹ２およびＲＹ３は出力用として用いられてい
る。入力用および出力用のすだれ状電極間の電極離間距
離（すだれ状電極ＴＸ１とＲＸ１との間、ＴＸ２とＲＸ
２との間、ＴＸ３とＲＸ３との間、ＴＹ１とＲＹ１との
間、ＴＹ２とＲＹ２との間およびＴＹ３とＲＹ３との
間）はともに９０ｍｍである。図２は図１の超音波タッ
チパネルにおけるすだれ状電極ＴＸ１を示す平面図であ
る。すだれ状電極ＴＸ２，ＴＸ３，ＴＹ１，ＴＹ２，Ｔ
Ｙ３，ＲＸ１，ＲＸ２，ＲＸ３，ＲＹ１，ＲＹ２および
ＲＹ３はすだれ状電極ＴＸ１と同様な材質から成り、同
様な形状を成し、同様な機能を果たす。前記各すだれ状
電極は電極周期長が２６０μｍ〜３９０μｍで２６．５
対の電極指を有し電極交叉幅は２３．４ｍｍである。前
記各すだれ状電極における入力用すだれ状電極と出力用
すだれ状電極とは弾性表面波の送受波の指向軸が共通に
なるよう互いに１対１に対を成すように配置される。す
なわち、図１においてたとえばすだれ状電極ＴＸ１とＲ
Ｘ１とは互いの電極周期長が同じ部分で対行するように
配置される。なお、本実施例では前記各すだれ状電極は
電極指が双曲線形を成すが、電極周期長が連続的に変化
するものであれば電極指が直線形のものであっても同様
な機能を果たす。図３は図１の超音波タッチパネルの断
面図であって、すだれ状電極ＴＸ１およびＲＸ１の関係
を示している。すだれ状電極ＴＸ２とＲＸ２との関係、
ＴＹ１とＲＹ１との関係およびＴＹ２とＲＹ２との関係
もすだれ状電極ＴＸ１とＲＸ１との関係と同様である。
本実施例では各すだれ状電極は圧電磁器薄板２の非圧電
基板１側に設けられている。図１の超音波タッチパネル
の駆動時、各入力用すだれ状電極には時間とともに周波
数が変化する線形チャープ信号が印加され、入力用すだ
れ状電極の電極周期長（２６０μｍ〜３９０μｍ）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
変換される。この際、前記線形チャープ信号の周波数帯
域として少なくともΔｆ1ー1とΔｆ1ー2との２種類を採用
する。圧電磁器薄板２における弾性表面波の変位成分は
さらに非圧電基板１における圧電磁器薄板２との界面付
近にも存在する。非圧電基板１を伝搬している弾性表面
波のうち各出力用すだれ状電極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、各出力用すだれ状電極から出力される。すなわち、
すだれ状電極ＴＸ１，ＴＸ２，ＴＸ３，ＴＹ１，ＴＹ２
およびＴＹ３の各電極周期長を示す部分から周波数帯域
がΔｆ1ー1またはΔｆ1ー2の電気信号が弾性表面波に変換
されて非圧電基板１を伝搬し、すだれ状電極ＲＸ１，Ｒ
Ｘ２，ＲＸ３，ＲＹ１，ＲＹ２およびＲＹ３の各電極周
期長にほぼ等しい波長の弾性表面波が遅延電気信号に変
換されて、すだれ状電極ＲＸ１，ＲＸ２，ＲＸ３，ＲＹ
１，ＲＹ２およびＲＹ３の各電極周期長を示す部分から
出力される。つまり、すだれ状電極ＲＸ１，ＲＸ２，Ｒ
Ｘ３，ＲＹ１，ＲＹ２およびＲＹ３においてそれぞれの
遅延電気信号が受信される。このとき、すだれ状電極Ｔ
Ｘ１とＲＸ１との間、ＴＸ２とＲＸ２との間およびＴＸ
３とＲＸ３との間の弾性表面波の伝搬路（Ｘ方向の伝搬
路）は互いに平行である。また、すだれ状電極ＴＹ１と
ＲＹ１との間、ＴＹ２とＲＹ２との間およびＴＹ３とＲ
Ｙ３との間の弾性表面波の伝搬路（Ｙ方向の伝搬路）は
互いに平行である。そして、Ｘ方向の伝搬路とＹ方向の
伝搬路とは互いに直交している。非圧電基板１上の弾性
表面波の伝搬路を非圧電基板１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弾
性表面波が消滅または減衰するので、その接触位置に対
応する周波数成分を有する遅延電気信号が消滅または減
衰する。接触位置はこのようにして消滅または減衰した
遅延電気信号の周波数から検出できるようになってい
る。すなわち出力用すだれ状電極に現われる遅延電気信
号のうち消滅または減衰した周波数を読みとることによ
り、接触位置を明確に特定できる。また、非圧電基板１
上の弾性表面波の伝搬路にレーザー光のスポットを当て
ると、スポットの位置に対応する弾性表面波に異常が起
こる。従って、スポットの位置に対応する周波数成分を
有する遅延電気信号にも異常が起こる。スポットの位置
はこのようにして異常を来した遅延電気信号の周波数か
ら検出できるようになっている。すなわち出力用すだれ
状電極に現われる遅延電気信号のうち異常を来した周波
数を読みとることにより、スポットの位置を明確にでき
る。なお、図１の超音波タッチパネルでは表示画面３に
接触位置およびスポットの位置に対応した情報が表示さ
れる構造になっており、その情報を透明な非圧電基板１
を介して見られるようになっている。図４は非圧電基板
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２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２は、圧電磁器薄板２の非圧電
基板１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２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２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”ｓ
ｈｏｒｔ”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
値が零のとき非圧電基板１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２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
き非圧電基板１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。図５は非圧電基板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２は、圧電磁器薄板２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２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ｋｄ値が零のとき非圧電基板
１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２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非圧電基板１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。図６は圧電磁器薄板２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２は、圧電磁器薄板２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。図
７は圧電磁器薄板２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２は、圧電磁器薄板２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。図４，５，６および７より、図１の超音波
タッチパネルにおける非圧電基板１を伝搬する１次以上
のモードの弾性表面波の速度が非圧電基板１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。図６および７より、圧電磁器薄板２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。図１の超音波タッチパネルにおけ
る非圧電基板１に弾性表面波を励振する場合、圧電磁器
薄板２と非圧電基板１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、図１の超音波タッ
チパネルにおける非圧電基板１を伝搬する表面波速度と
非圧電基板１単体の表面波速度とが等しくなるように超
音波タッチパネルを設計すること、表面波の波長λに対
する圧電磁器薄板２の厚さｄの割合（ｄ／λ）が小さく
なるように超音波タッチパネルを設計すること等が挙げ
られる。図１の超音波タッチパネルの駆動時、入力用す
だれ状電極には周波数帯域がΔｆ1ー1またはΔｆ1ー2の電
気信号が印加されるが、その２つの周波数帯域Δｆ1ー1
およびΔｆ1ー2を１次以上のモード、たとえばそれぞれ
２次および３次モードの弾性表面波に対応させることが
できる。このようにして、入力用すだれ状電極に周波数
帯域Δｆ1ー1の電気信号を印加した場合には非圧電基板
１に２次モードの弾性表面波が伝搬し、周波数帯域Δｆ
1ー2の電気信号を印加した場合には非圧電基板１に３次
モードの弾性表面波が伝搬する。さらに、周波数帯域Δ
ｆ1ー1およびΔｆ1ー2を表示画面３に表示される情報の色
と対応させることができる。従って、非圧電基板１上の
同一箇所を接触した場合でも周波数帯域を使い分けるこ
とによって別々の色の情報を表示することができる。図
８は接触位置と周波数との関係の一実施例を示す特性図
である。但し非圧電基板１を接触する際、ペン先が直径
２ｍｍのゴム製で成る接触ペンを使用した。また、この
接触ペンは接触圧を一定に保つためにバネを介して固定
物に固定されている。一方、非圧電基板１は移動可能な
ステージ上に固定されている。このステージはステッピ
ングモータにより最小２μｍ移動する。非圧電基板１上
の接触位置に対応するディップの周波数を読みとる場
合、接触ペンを非圧電基板１上に接触させステージを移
動させながらそのときのディップの周波数をネットワー
クアナライザにより測定した。本実施例は接触ペンを弾
性表面波の伝搬方向に対し垂直に移動させたときの結
果、すなわち非圧電基板１上の弾性表面波の伝搬方向に
対し垂直な直線を描いた結果を示す。接触位置と周波数
とが良好な直線関係にあることがわかる。接触位置の誤
差はペン先の直径の２ｍｍ以内であり、良好な直線性を
維持している。分解能の限界は波長のオーダで決まり、
ペン先を波長以下で移動させた場合には周波数は一定の
値を示す。図１の超音波タッチパネルの最小分解能は
０．５４ｍｍである。このようにして、接触位置と周波
数とは良好な直線関係にありその分解能も高いことが確
認された。図９は接触ペンを用いて非圧電基板１に数字
の９を入力した場合の接触位置を示す特性図である。但
し、接触位置はすだれ状電極ＲＸ１，ＲＸ２，ＲＸ３，
ＲＹ１，ＲＹ２またはＲＹ３に対応するディップの周波
数および図８の特性をもとに検出されたものである。こ
の結果は本発明の超音波タッチパネルが文字入力に十分
対応可能であることを示す。図１０は図１の出力用すだ
れ状電極ＲＸ１，ＲＸ２，ＲＸ３，ＲＹ１，ＲＹ２およ
びＲＹ３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。本実施例のすだれ状電極ＲＸＹは
電極周期長の大きい順に６つの領域Ｒ−１，Ｒ−２，Ｒ
−３，Ｒ−４，Ｒ−５およびＲ−６に分割されており、
各領域はそれぞれの電極周期長に応じた周波数成分を有
する遅延電気信号を受信することができる。すだれ状電
極ＲＸＹは領域Ｒ−１と図１の入力用すだれ状電極にお
ける電極周期長が大きい方の部分とが対応するように配
置される。すなわち、図１においてたとえばすだれ状電
極ＴＸ１とＲＸＹとは互いの電極周期長が同じ部分で対
行するように配置される。本発明の超音波タッチパネル
の第２の実施例として、図１の出力用すだれ状電極ＲＸ
１，ＲＸ２，ＲＸ３，ＲＹ１，ＲＹ２およびＲＹ３が図
１０のすだれ状電極ＲＸＹと同様な構造と配置を備えた
超音波タッチパネルを提供することができる。図１１は
本発明の超音波タッチパネルの第２の実施例を駆動する
場合の構成図である。この第２の実施例の超音波タッチ
パネルの駆動時、掃引発振器によって発生させた線形チ
ャープ信号はスイッチを介することにより各入力用すだ
れ状電極ＴＸ１，ＴＸ２，ＴＸ３，ＴＹ１，ＴＹ２およ
びＴＹ３に印加される。この際、すだれ状電極ＴＸ１と
ＴＹ１（以後Ｔ１グループと呼ぶ）、ＴＸ２とＴＹ２
（以後Ｔ２グループと呼ぶ）、ＴＸ３とＴＹ３（以後Ｔ
３グループと呼ぶ）はそれぞれ接続されていることか
ら、線形チャープ信号はＴ１，Ｔ２およびＴ３グループ
のすだれ状電極に順次に印加される。周波数帯域がΔｆ
1ー1またはΔｆ1ー2の線形チャープ信号がＴ１，Ｔ２およ
びＴ３グループのすだれ状電極に順次に印加されると、
該各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、さらに非圧電基板１を伝搬する。Ｔ１，Ｔ２および
Ｔ３グループのすだれ状電極に対応するそれぞれの出力
用すだれ状電極をＲ１，Ｒ２およびＲ３グループのすだ
れ状電極と呼ぶと、非圧電基板１を伝搬している弾性表
面波のうち出力用すだれ状電極の各領域Ｒ−１，Ｒ−
２，Ｒ−３，Ｒ−４，Ｒ−５およびＲ−６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Ｒ１，Ｒ２およびＲ３グループのすだれ状
電極から順次に出力される。このようにして、Ｔ１，Ｔ
２およびＴ３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，Ｒ２およ
びＲ３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。この際、すだれ状電極ＲＸ１，ＲＸ２およびＲ
Ｘ３（Ｘ方向の出力用すだれ状電極）におけるそれぞれ
の領域Ｒ−１どうし、領域Ｒ−２どうし、領域Ｒ−３ど
うし、領域Ｒ−４どうし、領域Ｒ−５どうしおよび領域
Ｒ−６どうしを接続するとともに、すだれ状電極ＲＹ
１，ＲＹ２およびＲＹ３（Ｙ方向の出力用すだれ状電
極）におけるそれぞれの領域Ｒ−１どうし、領域Ｒ−２
どうし、領域Ｒ−３どうし、領域Ｒ−４どうし、領域Ｒ
−５どうしおよび領域Ｒ−６どうしを接続すれば回路構
成が簡略化されるだけでなく、それぞれの領域どうしの
遅延電気信号が重複された形で受信される。非圧電基板
１を伝搬する弾性表面波の伝搬路を非圧電基板１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
位置に対応する弾性表面波が消滅または減衰するので、
その接触位置に対応する周波数成分を有する遅延電気信
号が消滅または減衰する。たとえば、非圧電基板１上の
すだれ状電極ＴＸ１，ＲＸ１間と、すだれ状電極ＴＹ
３，ＲＹ３間との交叉領域の一部を接触した場合、すだ
れ状電極ＲＸ１およびＲＹ３で受信される遅延電気信号
のみに変化がもたらされる。しかも、すだれ状電極ＲＸ
１およびＲＹ３の各領域（Ｒ−１，Ｒ−２，Ｒ−３，Ｒ
−４，Ｒ−５またはＲ−６）で受信される遅延電気信号
のうちどの領域の遅延電気信号が変化するかによってさ
らに細かい特定ができる。そのうえ、すだれ状電極ＲＸ
１およびＲＹ３における信号変化領域内においては接触
位置に対応する弾性表面波が消滅または減衰するので、
その接触位置に対応する周波数成分を有する遅延電気信
号が消滅または減衰する。接触位置はこのようにして消
滅または減衰した遅延電気信号の周波数から検出するこ
とができる。つまり、前記信号変化領域内に現われる遅
延電気信号のうち消滅または減衰した周波数を読みとる
ことにより、接触位置を明確にできる。また、非圧電基
板１上の弾性表面波の伝搬路にレーザー光のスポットを
当てた場合にも同様にしてスポットの位置を明確にでき
る。図１１の第２の実施例の超音波タッチパネルの駆動
時、入力用すだれ状電極には周波数帯域がΔｆ1ー1また
はΔｆ1ー2の電気信号が印加されるが、その２つの周波
数帯域Δｆ1ー1およびΔｆ1ー2を１次以上のモード、たと
えばそれぞれ２次および３次モードの弾性表面波に対応
させることができる。このようにして、入力用すだれ状
電極に周波数帯域Δｆ1ー1の電気信号を印加した場合に
は非圧電基板１に２次モードの弾性表面波が伝搬し、周
波数帯域Δｆ1ー2の電気信号を印加した場合には非圧電
基板１に３次モードの弾性表面波が伝搬する。さらに、
周波数帯域Δｆ1ー1およびΔｆ1ー2を表示画面３に表示さ
れる情報の色と対応させることができる。従って、非圧
電基板１上の同一箇所を接触した場合でも周波数帯域を
使い分けることによって別々の色の情報を表示すること
ができる。本発明の超音波タッチパネルの第３の実施例
として、図１のすだれ状電極がそれぞれ２組の双曲線形
すだれ状電極に置き換えられ、該２組のすだれ状電極に
おいて一方のすだれ状電極の電極周期長の最も大きい部
分ともう一方のすだれ状電極の電極周期長の最も小さい
部分とが互いに隣合うように配置された構造を有する超
音波タッチパネルを提供することができる。また、この
ときそれぞれの２組のすだれ状電極は互いに電極周期長
範囲が異なる構造を有している。しかも、入力用および
出力用すだれ状電極の関係は入力および出力される電気
信号の周波数帯域が高周波であるすだれ状電極が互いに
内側になるように、つまり電極間距離が小さくなるよう
に配置される。このようにして、たとえばすだれ状電極
ＴＸ１はすだれ状電極ＴＸ1-1およびＴＸ1ー2に置き換え
られ、すだれ状電極ＲＸ１はすだれ状電極ＲＸ1ー1およ
びＲＸ1ー2に置き換えられた構造が提供される。このよ
うな超音波タッチパネルの駆動時、それぞれの２組の入
力用すだれ状電極には周波数帯域がそれぞれ少なくとも
１種類の電気信号を印加することができることから、た
とえば、すだれ状電極ＴＸ1-1に周波数帯域がΔｆ１の
電気信号を、すだれ状電極ＴＸ1ー2には周波数帯域がΔ
ｆ２の電気信号を印加することができる。しかも、Δｆ
１およびΔｆ２をそれぞれさらに少なくとも２つの周波
数帯域に分けることができる。すなわち、たとえばΔｆ
１に対してはΔｆ1ー1およびΔｆ1ー2、Δｆ２に対しては
Δｆ2ー1およびΔｆ2ー2が与えられる。つまり、本実施例
の超音波タッチパネルでは周波数帯域が少なくとも４種
類の電気信号を入力用すだれ状電極に順次に印加するこ
とが可能となる。従って、表示画面３に表示する情報の
色をさらに豊富にすることができる。
実施例を示す平面図である。本実施例は非圧電基板１、
圧電磁器薄板２、表示画面３（図１では描かれていな
い）、すだれ状電極ＴＸ１，ＴＸ２，ＴＸ３，ＴＹ１，
ＴＹ２，ＴＹ３，ＲＸ１，ＲＸ２，ＲＸ３，ＲＹ１，Ｒ
Ｙ２およびＲＹ３から成る。非圧電基板１は長さ１０４
ｍｍ、幅１０４ｍｍ、厚さ１．９ｍｍのパイレックスガ
ラスで成る。圧電磁器薄板２は厚さ２３０μｍのＴＤＫ
製１０１Ａ材（製品名）で成る。圧電磁器薄板２は非圧
電基板１の縁を囲むような形で、厚さ約２０μｍのエポ
キシ系樹脂によって非圧電基板１の一方の板面上に固着
されている。非圧電基板１のもう一方の板面上には表示
画面３が固着されている。表示画面３は表示装置に接続
されている。圧電磁器薄板２上には前記各すだれ状電極
が設けられている。前記各すだれ状電極はアルミニウム
薄膜で成り、双曲線形を成している。すだれ状電極ＴＸ
１，ＴＸ２，ＴＸ３，ＴＹ１，ＴＹ２およびＴＹ３は入
力用として、すだれ状電極ＲＸ１，ＲＸ２，ＲＸ３，Ｒ
Ｙ１，ＲＹ２およびＲＹ３は出力用として用いられてい
る。入力用および出力用のすだれ状電極間の電極離間距
離（すだれ状電極ＴＸ１とＲＸ１との間、ＴＸ２とＲＸ
２との間、ＴＸ３とＲＸ３との間、ＴＹ１とＲＹ１との
間、ＴＹ２とＲＹ２との間およびＴＹ３とＲＹ３との
間）はともに９０ｍｍである。図２は図１の超音波タッ
チパネルにおけるすだれ状電極ＴＸ１を示す平面図であ
る。すだれ状電極ＴＸ２，ＴＸ３，ＴＹ１，ＴＹ２，Ｔ
Ｙ３，ＲＸ１，ＲＸ２，ＲＸ３，ＲＹ１，ＲＹ２および
ＲＹ３はすだれ状電極ＴＸ１と同様な材質から成り、同
様な形状を成し、同様な機能を果たす。前記各すだれ状
電極は電極周期長が２６０μｍ〜３９０μｍで２６．５
対の電極指を有し電極交叉幅は２３．４ｍｍである。前
記各すだれ状電極における入力用すだれ状電極と出力用
すだれ状電極とは弾性表面波の送受波の指向軸が共通に
なるよう互いに１対１に対を成すように配置される。す
なわち、図１においてたとえばすだれ状電極ＴＸ１とＲ
Ｘ１とは互いの電極周期長が同じ部分で対行するように
配置される。なお、本実施例では前記各すだれ状電極は
電極指が双曲線形を成すが、電極周期長が連続的に変化
するものであれば電極指が直線形のものであっても同様
な機能を果たす。図３は図１の超音波タッチパネルの断
面図であって、すだれ状電極ＴＸ１およびＲＸ１の関係
を示している。すだれ状電極ＴＸ２とＲＸ２との関係、
ＴＹ１とＲＹ１との関係およびＴＹ２とＲＹ２との関係
もすだれ状電極ＴＸ１とＲＸ１との関係と同様である。
本実施例では各すだれ状電極は圧電磁器薄板２の非圧電
基板１側に設けられている。図１の超音波タッチパネル
の駆動時、各入力用すだれ状電極には時間とともに周波
数が変化する線形チャープ信号が印加され、入力用すだ
れ状電極の電極周期長（２６０μｍ〜３９０μｍ）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
変換される。この際、前記線形チャープ信号の周波数帯
域として少なくともΔｆ1ー1とΔｆ1ー2との２種類を採用
する。圧電磁器薄板２における弾性表面波の変位成分は
さらに非圧電基板１における圧電磁器薄板２との界面付
近にも存在する。非圧電基板１を伝搬している弾性表面
波のうち各出力用すだれ状電極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、各出力用すだれ状電極から出力される。すなわち、
すだれ状電極ＴＸ１，ＴＸ２，ＴＸ３，ＴＹ１，ＴＹ２
およびＴＹ３の各電極周期長を示す部分から周波数帯域
がΔｆ1ー1またはΔｆ1ー2の電気信号が弾性表面波に変換
されて非圧電基板１を伝搬し、すだれ状電極ＲＸ１，Ｒ
Ｘ２，ＲＸ３，ＲＹ１，ＲＹ２およびＲＹ３の各電極周
期長にほぼ等しい波長の弾性表面波が遅延電気信号に変
換されて、すだれ状電極ＲＸ１，ＲＸ２，ＲＸ３，ＲＹ
１，ＲＹ２およびＲＹ３の各電極周期長を示す部分から
出力される。つまり、すだれ状電極ＲＸ１，ＲＸ２，Ｒ
Ｘ３，ＲＹ１，ＲＹ２およびＲＹ３においてそれぞれの
遅延電気信号が受信される。このとき、すだれ状電極Ｔ
Ｘ１とＲＸ１との間、ＴＸ２とＲＸ２との間およびＴＸ
３とＲＸ３との間の弾性表面波の伝搬路（Ｘ方向の伝搬
路）は互いに平行である。また、すだれ状電極ＴＹ１と
ＲＹ１との間、ＴＹ２とＲＹ２との間およびＴＹ３とＲ
Ｙ３との間の弾性表面波の伝搬路（Ｙ方向の伝搬路）は
互いに平行である。そして、Ｘ方向の伝搬路とＹ方向の
伝搬路とは互いに直交している。非圧電基板１上の弾性
表面波の伝搬路を非圧電基板１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弾
性表面波が消滅または減衰するので、その接触位置に対
応する周波数成分を有する遅延電気信号が消滅または減
衰する。接触位置はこのようにして消滅または減衰した
遅延電気信号の周波数から検出できるようになってい
る。すなわち出力用すだれ状電極に現われる遅延電気信
号のうち消滅または減衰した周波数を読みとることによ
り、接触位置を明確に特定できる。また、非圧電基板１
上の弾性表面波の伝搬路にレーザー光のスポットを当て
ると、スポットの位置に対応する弾性表面波に異常が起
こる。従って、スポットの位置に対応する周波数成分を
有する遅延電気信号にも異常が起こる。スポットの位置
はこのようにして異常を来した遅延電気信号の周波数か
ら検出できるようになっている。すなわち出力用すだれ
状電極に現われる遅延電気信号のうち異常を来した周波
数を読みとることにより、スポットの位置を明確にでき
る。なお、図１の超音波タッチパネルでは表示画面３に
接触位置およびスポットの位置に対応した情報が表示さ
れる構造になっており、その情報を透明な非圧電基板１
を介して見られるようになっている。図４は非圧電基板
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２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２は、圧電磁器薄板２の非圧電
基板１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２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２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”ｓ
ｈｏｒｔ”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
値が零のとき非圧電基板１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２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
き非圧電基板１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。図５は非圧電基板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２は、圧電磁器薄板２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２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ｋｄ値が零のとき非圧電基板
１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２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非圧電基板１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。図６は圧電磁器薄板２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２は、圧電磁器薄板２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。図
７は圧電磁器薄板２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２は、圧電磁器薄板２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。図４，５，６および７より、図１の超音波
タッチパネルにおける非圧電基板１を伝搬する１次以上
のモードの弾性表面波の速度が非圧電基板１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。図６および７より、圧電磁器薄板２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。図１の超音波タッチパネルにおけ
る非圧電基板１に弾性表面波を励振する場合、圧電磁器
薄板２と非圧電基板１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、図１の超音波タッ
チパネルにおける非圧電基板１を伝搬する表面波速度と
非圧電基板１単体の表面波速度とが等しくなるように超
音波タッチパネルを設計すること、表面波の波長λに対
する圧電磁器薄板２の厚さｄの割合（ｄ／λ）が小さく
なるように超音波タッチパネルを設計すること等が挙げ
られる。図１の超音波タッチパネルの駆動時、入力用す
だれ状電極には周波数帯域がΔｆ1ー1またはΔｆ1ー2の電
気信号が印加されるが、その２つの周波数帯域Δｆ1ー1
およびΔｆ1ー2を１次以上のモード、たとえばそれぞれ
２次および３次モードの弾性表面波に対応させることが
できる。このようにして、入力用すだれ状電極に周波数
帯域Δｆ1ー1の電気信号を印加した場合には非圧電基板
１に２次モードの弾性表面波が伝搬し、周波数帯域Δｆ
1ー2の電気信号を印加した場合には非圧電基板１に３次
モードの弾性表面波が伝搬する。さらに、周波数帯域Δ
ｆ1ー1およびΔｆ1ー2を表示画面３に表示される情報の色
と対応させることができる。従って、非圧電基板１上の
同一箇所を接触した場合でも周波数帯域を使い分けるこ
とによって別々の色の情報を表示することができる。図
８は接触位置と周波数との関係の一実施例を示す特性図
である。但し非圧電基板１を接触する際、ペン先が直径
２ｍｍのゴム製で成る接触ペンを使用した。また、この
接触ペンは接触圧を一定に保つためにバネを介して固定
物に固定されている。一方、非圧電基板１は移動可能な
ステージ上に固定されている。このステージはステッピ
ングモータにより最小２μｍ移動する。非圧電基板１上
の接触位置に対応するディップの周波数を読みとる場
合、接触ペンを非圧電基板１上に接触させステージを移
動させながらそのときのディップの周波数をネットワー
クアナライザにより測定した。本実施例は接触ペンを弾
性表面波の伝搬方向に対し垂直に移動させたときの結
果、すなわち非圧電基板１上の弾性表面波の伝搬方向に
対し垂直な直線を描いた結果を示す。接触位置と周波数
とが良好な直線関係にあることがわかる。接触位置の誤
差はペン先の直径の２ｍｍ以内であり、良好な直線性を
維持している。分解能の限界は波長のオーダで決まり、
ペン先を波長以下で移動させた場合には周波数は一定の
値を示す。図１の超音波タッチパネルの最小分解能は
０．５４ｍｍである。このようにして、接触位置と周波
数とは良好な直線関係にありその分解能も高いことが確
認された。図９は接触ペンを用いて非圧電基板１に数字
の９を入力した場合の接触位置を示す特性図である。但
し、接触位置はすだれ状電極ＲＸ１，ＲＸ２，ＲＸ３，
ＲＹ１，ＲＹ２またはＲＹ３に対応するディップの周波
数および図８の特性をもとに検出されたものである。こ
の結果は本発明の超音波タッチパネルが文字入力に十分
対応可能であることを示す。図１０は図１の出力用すだ
れ状電極ＲＸ１，ＲＸ２，ＲＸ３，ＲＹ１，ＲＹ２およ
びＲＹ３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。本実施例のすだれ状電極ＲＸＹは
電極周期長の大きい順に６つの領域Ｒ−１，Ｒ−２，Ｒ
−３，Ｒ−４，Ｒ−５およびＲ−６に分割されており、
各領域はそれぞれの電極周期長に応じた周波数成分を有
する遅延電気信号を受信することができる。すだれ状電
極ＲＸＹは領域Ｒ−１と図１の入力用すだれ状電極にお
ける電極周期長が大きい方の部分とが対応するように配
置される。すなわち、図１においてたとえばすだれ状電
極ＴＸ１とＲＸＹとは互いの電極周期長が同じ部分で対
行するように配置される。本発明の超音波タッチパネル
の第２の実施例として、図１の出力用すだれ状電極ＲＸ
１，ＲＸ２，ＲＸ３，ＲＹ１，ＲＹ２およびＲＹ３が図
１０のすだれ状電極ＲＸＹと同様な構造と配置を備えた
超音波タッチパネルを提供することができる。図１１は
本発明の超音波タッチパネルの第２の実施例を駆動する
場合の構成図である。この第２の実施例の超音波タッチ
パネルの駆動時、掃引発振器によって発生させた線形チ
ャープ信号はスイッチを介することにより各入力用すだ
れ状電極ＴＸ１，ＴＸ２，ＴＸ３，ＴＹ１，ＴＹ２およ
びＴＹ３に印加される。この際、すだれ状電極ＴＸ１と
ＴＹ１（以後Ｔ１グループと呼ぶ）、ＴＸ２とＴＹ２
（以後Ｔ２グループと呼ぶ）、ＴＸ３とＴＹ３（以後Ｔ
３グループと呼ぶ）はそれぞれ接続されていることか
ら、線形チャープ信号はＴ１，Ｔ２およびＴ３グループ
のすだれ状電極に順次に印加される。周波数帯域がΔｆ
1ー1またはΔｆ1ー2の線形チャープ信号がＴ１，Ｔ２およ
びＴ３グループのすだれ状電極に順次に印加されると、
該各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、さらに非圧電基板１を伝搬する。Ｔ１，Ｔ２および
Ｔ３グループのすだれ状電極に対応するそれぞれの出力
用すだれ状電極をＲ１，Ｒ２およびＲ３グループのすだ
れ状電極と呼ぶと、非圧電基板１を伝搬している弾性表
面波のうち出力用すだれ状電極の各領域Ｒ−１，Ｒ−
２，Ｒ−３，Ｒ−４，Ｒ−５およびＲ−６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Ｒ１，Ｒ２およびＲ３グループのすだれ状
電極から順次に出力される。このようにして、Ｔ１，Ｔ
２およびＴ３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，Ｒ２およ
びＲ３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。この際、すだれ状電極ＲＸ１，ＲＸ２およびＲ
Ｘ３（Ｘ方向の出力用すだれ状電極）におけるそれぞれ
の領域Ｒ−１どうし、領域Ｒ−２どうし、領域Ｒ−３ど
うし、領域Ｒ−４どうし、領域Ｒ−５どうしおよび領域
Ｒ−６どうしを接続するとともに、すだれ状電極ＲＹ
１，ＲＹ２およびＲＹ３（Ｙ方向の出力用すだれ状電
極）におけるそれぞれの領域Ｒ−１どうし、領域Ｒ−２
どうし、領域Ｒ−３どうし、領域Ｒ−４どうし、領域Ｒ
−５どうしおよび領域Ｒ−６どうしを接続すれば回路構
成が簡略化されるだけでなく、それぞれの領域どうしの
遅延電気信号が重複された形で受信される。非圧電基板
１を伝搬する弾性表面波の伝搬路を非圧電基板１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
位置に対応する弾性表面波が消滅または減衰するので、
その接触位置に対応する周波数成分を有する遅延電気信
号が消滅または減衰する。たとえば、非圧電基板１上の
すだれ状電極ＴＸ１，ＲＸ１間と、すだれ状電極ＴＹ
３，ＲＹ３間との交叉領域の一部を接触した場合、すだ
れ状電極ＲＸ１およびＲＹ３で受信される遅延電気信号
のみに変化がもたらされる。しかも、すだれ状電極ＲＸ
１およびＲＹ３の各領域（Ｒ−１，Ｒ−２，Ｒ−３，Ｒ
−４，Ｒ−５またはＲ−６）で受信される遅延電気信号
のうちどの領域の遅延電気信号が変化するかによってさ
らに細かい特定ができる。そのうえ、すだれ状電極ＲＸ
１およびＲＹ３における信号変化領域内においては接触
位置に対応する弾性表面波が消滅または減衰するので、
その接触位置に対応する周波数成分を有する遅延電気信
号が消滅または減衰する。接触位置はこのようにして消
滅または減衰した遅延電気信号の周波数から検出するこ
とができる。つまり、前記信号変化領域内に現われる遅
延電気信号のうち消滅または減衰した周波数を読みとる
ことにより、接触位置を明確にできる。また、非圧電基
板１上の弾性表面波の伝搬路にレーザー光のスポットを
当てた場合にも同様にしてスポットの位置を明確にでき
る。図１１の第２の実施例の超音波タッチパネルの駆動
時、入力用すだれ状電極には周波数帯域がΔｆ1ー1また
はΔｆ1ー2の電気信号が印加されるが、その２つの周波
数帯域Δｆ1ー1およびΔｆ1ー2を１次以上のモード、たと
えばそれぞれ２次および３次モードの弾性表面波に対応
させることができる。このようにして、入力用すだれ状
電極に周波数帯域Δｆ1ー1の電気信号を印加した場合に
は非圧電基板１に２次モードの弾性表面波が伝搬し、周
波数帯域Δｆ1ー2の電気信号を印加した場合には非圧電
基板１に３次モードの弾性表面波が伝搬する。さらに、
周波数帯域Δｆ1ー1およびΔｆ1ー2を表示画面３に表示さ
れる情報の色と対応させることができる。従って、非圧
電基板１上の同一箇所を接触した場合でも周波数帯域を
使い分けることによって別々の色の情報を表示すること
ができる。本発明の超音波タッチパネルの第３の実施例
として、図１のすだれ状電極がそれぞれ２組の双曲線形
すだれ状電極に置き換えられ、該２組のすだれ状電極に
おいて一方のすだれ状電極の電極周期長の最も大きい部
分ともう一方のすだれ状電極の電極周期長の最も小さい
部分とが互いに隣合うように配置された構造を有する超
音波タッチパネルを提供することができる。また、この
ときそれぞれの２組のすだれ状電極は互いに電極周期長
範囲が異なる構造を有している。しかも、入力用および
出力用すだれ状電極の関係は入力および出力される電気
信号の周波数帯域が高周波であるすだれ状電極が互いに
内側になるように、つまり電極間距離が小さくなるよう
に配置される。このようにして、たとえばすだれ状電極
ＴＸ１はすだれ状電極ＴＸ1-1およびＴＸ1ー2に置き換え
られ、すだれ状電極ＲＸ１はすだれ状電極ＲＸ1ー1およ
びＲＸ1ー2に置き換えられた構造が提供される。このよ
うな超音波タッチパネルの駆動時、それぞれの２組の入
力用すだれ状電極には周波数帯域がそれぞれ少なくとも
１種類の電気信号を印加することができることから、た
とえば、すだれ状電極ＴＸ1-1に周波数帯域がΔｆ１の
電気信号を、すだれ状電極ＴＸ1ー2には周波数帯域がΔ
ｆ２の電気信号を印加することができる。しかも、Δｆ
１およびΔｆ２をそれぞれさらに少なくとも２つの周波
数帯域に分けることができる。すなわち、たとえばΔｆ
１に対してはΔｆ1ー1およびΔｆ1ー2、Δｆ２に対しては
Δｆ2ー1およびΔｆ2ー2が与えられる。つまり、本実施例
の超音波タッチパネルでは周波数帯域が少なくとも４種
類の電気信号を入力用すだれ状電極に順次に印加するこ
とが可能となる。従って、表示画面３に表示する情報の
色をさらに豊富にすることができる。
【発明の効果】本発明の超音波タッチパネルによれば、
超音波デバイスＴのすだれ状電極Ｐi- 1の電極周期長に
ほぼ対応して連続的に変化する周波数の電気信号をすだ
れ状電極Ｐi-1に入力する構造を採用することにより、
それぞれの電極周期長に応じた部分のすだれ状電極Ｐ
i-1からその電極周期長にほぼ等しい波長を有する１次
モードまたは２次以上のモードの弾性表面波を超音波デ
バイスＴに接触する部分の非圧電基板の板面Ｆ１上に電
極交叉幅に応じて連続的に励振することができる。ま
た、この弾性表面波の位相速度が非圧電基板単体におけ
る弾性表面波の伝搬速度の近傍にあるような構造を採用
することにより、すだれ状電極Ｐi-1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Ａと非圧電基板
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
表面波を板面Ｆ１に励振することができる。超音波デバ
イスＲのすだれ状電極Ｑi-1をすだれ状電極Ｐi-1に対し
て弾性表面波の送受波の指向軸が共通になるよう互いに
１対１に対を成すように配置する構造を採用することに
より、板面Ｆ１に励振されているそれぞれの弾性表面波
をすだれ状電極Ｑi-1から電気信号として効率よく出力
させることができる。この際、それぞれの弾性表面波の
波長にほぼ対応する周波数の電気信号が弾性表面波の波
長とほぼ等しい電極周期長の部分のすだれ状電極Ｑi-1
から連続的に出力される。板面Ｆ１における弾性表面波
の伝搬路の一部を人指または物体で接触すると、接触位
置に対応する部分のすだれ状電極Ｑi-1に出力される電
気信号が減衰または消滅する。また、板面Ｆ１における
弾性表面波の伝搬路の一部にレーザー光のスポットを当
てると、スポットの位置に対応してすだれ状電極Ｑi-1
に出力される電気信号にも異常が発生する。人指または
物体による接触位置をすだれ状電極Ｑi-1に出力される
電気信号における周波数成分のうちで減衰する成分から
検出する構造を採用することにより、その位置を特定す
ることができる。また、レーザー光のスポットが当たっ
た位置をすだれ状電極Ｑi-1に出力される電気信号にお
ける周波数成分のうちで異常を来した成分から検出する
構造を採用することにより、その位置を特定することが
できる。すだれ状電極として双曲線形すだれ状電極を用
いることにより、接触位置と変動する周波数成分との間
に直線関係が成立し、信号処理が容易になる。このよう
にして、本発明の超音波タッチパネルは応答時間が短く
感度が良い。板面Ｆ１上の１つの超音波送受波手段にお
ける超音波デバイスＴ，Ｒ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超音波デバイスＴ，Ｒ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Ｆ１における人指または物体によ
る接触位置またはレーザー光のスポットが当たった位置
をさらに繊細に特定できる。また、基板の大きさに対応
して超音波送受波手段の数を増減したり、すだれ状電極
Ｐi-1およびＱi-1の大きさを調整したりする等の手段を
とることができる。このようにして、基板の大きさに左
右されることなく人指または物体による接触位置または
レーザー光のスポットが当たった位置のきめ細かな特定
が可能となる。非圧電基板のもう一方の板面Ｆ２に少な
くとも１種類の色で表示される表示装置の表示画面を備
え、非圧電基板として透光性を有する構造を採用し、さ
らに板面Ｆ１における接触位置またはレーザー光のスポ
ットが当たった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構造を採用することにより、
文字などを板面Ｆ１に描いた場合、その文字を基板を介
して表示画面に映し出すことができる。すなわち、文
字、記号、その他の情報を板面Ｆ１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、
表示画面に表示する情報の色と、すだれ状電極Ｐi-1に
入力する電気信号の周波数帯域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帯域を
切り換えることによって別々に色分けされた情報を表示
することが可能になる。つまり、板面Ｆ１における同一
箇所を周波数帯域ごとに接触することによって周波数帯
域ごとに色分けされた情報を表示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。そのうえ、すだれ状電極Ｐi-1に入力する電気信号
の周波数帯域の種類を板面Ｆ１に励振される弾性表面波
のモード次数に対応させることができる。すなわち、１
次モードおよび２次以上のモードの弾性表面波にそれぞ
れ対応する周波数帯域の電気信号と、表示画面に表示す
る情報の色とを対応させることができる。基板のもう一
方の板面Ｆ２に少なくとも１種類の色で表示される表示
装置の表示画面を備え、基板として透光性を有する構造
を採用し、さらに基板における人指または物体による接
触位置またはレーザー光のスポットが当たった位置に対
応する形の情報を所定の時間、表示画面に表示させてお
く構造を採用することにより、文字などを板面Ｆ１に描
いた場合、その文字を基板を介して表示画面に映し出す
ことができる。すなわち、文字、記号、その他の情報を
板面Ｆ１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。圧電薄板Ａの厚さをすだれ状電極
Ｐi-1の電極周期長以下にし、圧電薄板Ｂの厚さをすだ
れ状電極Ｑi-1の電極周期長以下にし、すだれ状電極Ｐ
i-1およびＱi- 1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、圧電薄板と非圧電性基板と
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。圧電薄板ＡおよびＢをそれぞれすだれ状電極Ｐ
i-1およびＱi-1が設けられている方の板面で板面Ｆ１に
固着する構造を採用することにより、すだれ状電極Ｐi-
1に加えられる電気的エネルギーを効率よく弾性表面波
に変換し、その弾性表面波を効率よくすだれ状電極Ｑ
i-1において電気信号に変換することができる。すだれ
状電極群Ｐiがそれぞれ少なくとも２組のすだれ状電極
Ｐi-1およびＰi- 2で成り、すだれ状電極群Ｑiがすだれ
状電極Ｐi-1およびＰi-2それぞれに対応する２組のすだ
れ状電極Ｑi-1およびＱi-2で成る構造を採用し、すだれ
状電極Ｐi- 1に入力する電気信号の周波数帯域とすだれ
状電極Ｐi-2に入力する電気信号の周波数帯域とが異な
る構造を採用するとともに、すだれ状電極Ｐi-1および
Ｐi-2に交互にそれぞれの周波数帯域の電気信号を入力
する構造を採用し、表示画面に表示する情報の色とすだ
れ状電極Ｐi-1およびＰi-2に入力する電気信号の周波数
帯域とを対応させる構造を採用することにより、２種類
の色の情報を表示画面に表示することが可能となる。こ
のようにして、すだれ状電極群ＰiおよびＱiに含まれる
すだれ状電極の数を増やすことによって、表示画面に表
示される情報の色を増やすことが可能となる。さらに、
すだれ状電極Ｐi-1，Ｐi-2，Ｑi-1およびＱi -2は入力お
よび出力される電気信号の周波数帯域が高周波であるす
だれ状電極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される。このような構造を採
用することにより、非圧電基板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非圧電基板に励振され、
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。すだれ状電極群Ｑiとしてすだれ状
電極Ｐi-1それぞれに対応する少なくとも２組のすだれ
状電極Ｑi-11およびＱi-12から成る構造を採用し、すだ
れ状電極Ｑi- 11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Ｑi- 12のそれぞれの出
力端を互いに電気的に接続点Ｎ２で接続し、それぞれの
接続点Ｎ１およびＮ２に出力される遅延電気信号を感知
する構造を採用することにより、回路構成が簡略化され
る。すだれ状電極Ｐi-1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Ｐi-1の入力端にそれぞれ接
続されたＮ個のスイッチＳi-1を設け、そのスイッチＳ
i-1を順次に所定の周期で電気的にそれぞれ断続するス
イッチ制御手段を採用することができる。スイッチＳ
i-1を断続することによりすだれ状電極Ｐi-1に順次に所
定の周期で電気信号を入力することができるから、板面
Ｆ１上における弾性表面波の伝搬路を人指で接触した場
合には、その接触位置に対応する接続点に出力される遅
延電気信号が減衰または消滅する。このようにして板面
Ｆ１における接触位置を接続点Ｎ１およびＮ２に現れる
遅延電気信号の大きさから明確に指定することが可能に
なる。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、板面Ｆ１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。圧電薄板ＡおよびＢとしてＰＶ
ＤＦその他の高分子圧電フィルムを採用することによ
り、板面Ｆ１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。
超音波デバイスＴのすだれ状電極Ｐi- 1の電極周期長に
ほぼ対応して連続的に変化する周波数の電気信号をすだ
れ状電極Ｐi-1に入力する構造を採用することにより、
それぞれの電極周期長に応じた部分のすだれ状電極Ｐ
i-1からその電極周期長にほぼ等しい波長を有する１次
モードまたは２次以上のモードの弾性表面波を超音波デ
バイスＴに接触する部分の非圧電基板の板面Ｆ１上に電
極交叉幅に応じて連続的に励振することができる。ま
た、この弾性表面波の位相速度が非圧電基板単体におけ
る弾性表面波の伝搬速度の近傍にあるような構造を採用
することにより、すだれ状電極Ｐi-1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Ａと非圧電基板
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
表面波を板面Ｆ１に励振することができる。超音波デバ
イスＲのすだれ状電極Ｑi-1をすだれ状電極Ｐi-1に対し
て弾性表面波の送受波の指向軸が共通になるよう互いに
１対１に対を成すように配置する構造を採用することに
より、板面Ｆ１に励振されているそれぞれの弾性表面波
をすだれ状電極Ｑi-1から電気信号として効率よく出力
させることができる。この際、それぞれの弾性表面波の
波長にほぼ対応する周波数の電気信号が弾性表面波の波
長とほぼ等しい電極周期長の部分のすだれ状電極Ｑi-1
から連続的に出力される。板面Ｆ１における弾性表面波
の伝搬路の一部を人指または物体で接触すると、接触位
置に対応する部分のすだれ状電極Ｑi-1に出力される電
気信号が減衰または消滅する。また、板面Ｆ１における
弾性表面波の伝搬路の一部にレーザー光のスポットを当
てると、スポットの位置に対応してすだれ状電極Ｑi-1
に出力される電気信号にも異常が発生する。人指または
物体による接触位置をすだれ状電極Ｑi-1に出力される
電気信号における周波数成分のうちで減衰する成分から
検出する構造を採用することにより、その位置を特定す
ることができる。また、レーザー光のスポットが当たっ
た位置をすだれ状電極Ｑi-1に出力される電気信号にお
ける周波数成分のうちで異常を来した成分から検出する
構造を採用することにより、その位置を特定することが
できる。すだれ状電極として双曲線形すだれ状電極を用
いることにより、接触位置と変動する周波数成分との間
に直線関係が成立し、信号処理が容易になる。このよう
にして、本発明の超音波タッチパネルは応答時間が短く
感度が良い。板面Ｆ１上の１つの超音波送受波手段にお
ける超音波デバイスＴ，Ｒ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超音波デバイスＴ，Ｒ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Ｆ１における人指または物体によ
る接触位置またはレーザー光のスポットが当たった位置
をさらに繊細に特定できる。また、基板の大きさに対応
して超音波送受波手段の数を増減したり、すだれ状電極
Ｐi-1およびＱi-1の大きさを調整したりする等の手段を
とることができる。このようにして、基板の大きさに左
右されることなく人指または物体による接触位置または
レーザー光のスポットが当たった位置のきめ細かな特定
が可能となる。非圧電基板のもう一方の板面Ｆ２に少な
くとも１種類の色で表示される表示装置の表示画面を備
え、非圧電基板として透光性を有する構造を採用し、さ
らに板面Ｆ１における接触位置またはレーザー光のスポ
ットが当たった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構造を採用することにより、
文字などを板面Ｆ１に描いた場合、その文字を基板を介
して表示画面に映し出すことができる。すなわち、文
字、記号、その他の情報を板面Ｆ１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、
表示画面に表示する情報の色と、すだれ状電極Ｐi-1に
入力する電気信号の周波数帯域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帯域を
切り換えることによって別々に色分けされた情報を表示
することが可能になる。つまり、板面Ｆ１における同一
箇所を周波数帯域ごとに接触することによって周波数帯
域ごとに色分けされた情報を表示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。そのうえ、すだれ状電極Ｐi-1に入力する電気信号
の周波数帯域の種類を板面Ｆ１に励振される弾性表面波
のモード次数に対応させることができる。すなわち、１
次モードおよび２次以上のモードの弾性表面波にそれぞ
れ対応する周波数帯域の電気信号と、表示画面に表示す
る情報の色とを対応させることができる。基板のもう一
方の板面Ｆ２に少なくとも１種類の色で表示される表示
装置の表示画面を備え、基板として透光性を有する構造
を採用し、さらに基板における人指または物体による接
触位置またはレーザー光のスポットが当たった位置に対
応する形の情報を所定の時間、表示画面に表示させてお
く構造を採用することにより、文字などを板面Ｆ１に描
いた場合、その文字を基板を介して表示画面に映し出す
ことができる。すなわち、文字、記号、その他の情報を
板面Ｆ１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。圧電薄板Ａの厚さをすだれ状電極
Ｐi-1の電極周期長以下にし、圧電薄板Ｂの厚さをすだ
れ状電極Ｑi-1の電極周期長以下にし、すだれ状電極Ｐ
i-1およびＱi- 1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、圧電薄板と非圧電性基板と
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。圧電薄板ＡおよびＢをそれぞれすだれ状電極Ｐ
i-1およびＱi-1が設けられている方の板面で板面Ｆ１に
固着する構造を採用することにより、すだれ状電極Ｐi-
1に加えられる電気的エネルギーを効率よく弾性表面波
に変換し、その弾性表面波を効率よくすだれ状電極Ｑ
i-1において電気信号に変換することができる。すだれ
状電極群Ｐiがそれぞれ少なくとも２組のすだれ状電極
Ｐi-1およびＰi- 2で成り、すだれ状電極群Ｑiがすだれ
状電極Ｐi-1およびＰi-2それぞれに対応する２組のすだ
れ状電極Ｑi-1およびＱi-2で成る構造を採用し、すだれ
状電極Ｐi- 1に入力する電気信号の周波数帯域とすだれ
状電極Ｐi-2に入力する電気信号の周波数帯域とが異な
る構造を採用するとともに、すだれ状電極Ｐi-1および
Ｐi-2に交互にそれぞれの周波数帯域の電気信号を入力
する構造を採用し、表示画面に表示する情報の色とすだ
れ状電極Ｐi-1およびＰi-2に入力する電気信号の周波数
帯域とを対応させる構造を採用することにより、２種類
の色の情報を表示画面に表示することが可能となる。こ
のようにして、すだれ状電極群ＰiおよびＱiに含まれる
すだれ状電極の数を増やすことによって、表示画面に表
示される情報の色を増やすことが可能となる。さらに、
すだれ状電極Ｐi-1，Ｐi-2，Ｑi-1およびＱi -2は入力お
よび出力される電気信号の周波数帯域が高周波であるす
だれ状電極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される。このような構造を採
用することにより、非圧電基板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非圧電基板に励振され、
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。すだれ状電極群Ｑiとしてすだれ状
電極Ｐi-1それぞれに対応する少なくとも２組のすだれ
状電極Ｑi-11およびＱi-12から成る構造を採用し、すだ
れ状電極Ｑi- 11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Ｑi- 12のそれぞれの出
力端を互いに電気的に接続点Ｎ２で接続し、それぞれの
接続点Ｎ１およびＮ２に出力される遅延電気信号を感知
する構造を採用することにより、回路構成が簡略化され
る。すだれ状電極Ｐi-1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Ｐi-1の入力端にそれぞれ接
続されたＮ個のスイッチＳi-1を設け、そのスイッチＳ
i-1を順次に所定の周期で電気的にそれぞれ断続するス
イッチ制御手段を採用することができる。スイッチＳ
i-1を断続することによりすだれ状電極Ｐi-1に順次に所
定の周期で電気信号を入力することができるから、板面
Ｆ１上における弾性表面波の伝搬路を人指で接触した場
合には、その接触位置に対応する接続点に出力される遅
延電気信号が減衰または消滅する。このようにして板面
Ｆ１における接触位置を接続点Ｎ１およびＮ２に現れる
遅延電気信号の大きさから明確に指定することが可能に
なる。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、板面Ｆ１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。圧電薄板ＡおよびＢとしてＰＶ
ＤＦその他の高分子圧電フィルムを採用することによ
り、板面Ｆ１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。
【図１】本発明の超音波タッチパネルの第１の実施例を
示す平面図。
示す平面図。
【図２】図１の超音波タッチパネルにおけるすだれ状電
極ＴＸ１を示す平面図。
極ＴＸ１を示す平面図。
【図３】図１の超音波タッチパネルの断面図。
【図４】非圧電基板１を伝搬する弾性表面波の速度分散
曲線を示す特性図。
曲線を示す特性図。
【図５】非圧電基板１を伝搬する弾性表面波の速度分散
曲線を示す特性図。
曲線を示す特性図。
【図６】圧電磁器薄板２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。
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７】圧電磁器薄板２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。
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８】接触位置と周波数との関係の一実施例を示す特
性図。
性図。
【図９】接触ペンを用いて非圧電基板１に数字の９を入
力した場合の接触位置を示す特性図。
力した場合の接触位置を示す特性図。
【図１０】図１の出力用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。
れるすだれ状電極の一実施例を示す平面図。
【図１１】本発明の超音波タッチパネルの第２の実施例
を駆動する場合の構成図。
を駆動する場合の構成図。
１ 非圧電基板 ２ 圧電磁器薄板 ３ 表示画面 ＴＸ１，ＴＸ２，ＴＸ３ すだれ状電極 ＴＹ１，ＴＹ２，ＴＹ３ すだれ状電極 ＲＸ１，ＲＸ２，ＲＸ３ すだれ状電極 ＲＹ１，ＲＹ２，ＲＹ３ すだれ状電極 ＲＸＹ すだれ状電極 Ｒ−１，Ｒ−２，Ｒ−３，Ｒ−４，Ｒ−５，Ｒ−６
領域
領域
Claims (10)
- 【請求項１】 超音波デバイスＴおよびＲで成る超音波
送受波手段をほぼ透明な非圧電基板の一方の板面Ｆ１に
少なくとも２つ備えた超音波タッチパネルにおいて、 前記超音波デバイスＴはＮ個のすだれ状電極群Ｐi（ｉ
＝１，２，……，Ｎ）を圧電薄板Ａに備えて成り、前記
超音波デバイスＲは前記すだれ状電極群Ｐiそれぞれに
対応するＮ個のすだれ状電極群Ｑi（ｉ＝１，２，…
…，Ｎ）を圧電薄板Ｂに備えて成り、 前記すだれ状電極群Ｐiはそれぞれ少なくとも１組のす
だれ状電極Ｐi-1で成り、前記すだれ状電極群Ｑiはそれ
ぞれ少なくとも１組のすだれ状電極Ｑi-1で成り、 前記すだれ状電極Ｐi-1およびＱi-1は前記すだれ状電極
Ｐi-1およびＱi-1の中心線に平行な方向に沿ってそれぞ
れの電極周期長が連続的に変化する構造を成し、 前記すだれ状電極Ｐi-1の電極周期長にほぼ対応して連
続的に変化する周波数の電気信号を前記すだれ状電極Ｐ
i-1に入力し、前記板面Ｆ１に弾性表面波を励振する手
段と、 前記板面Ｆ１に励振された該弾性表面波に応じて前記す
だれ状電極Ｑi-1に現れる電気信号を出力する手段とが
設けてあり、 前記すだれ状電極Ｐi-1とＱi-1とは前記弾性表面波の送
受波の指向軸を共通にして互いに１対１に対をなして配
置されていて、 １つの前記超音波送受波手段における前記超音波デバイ
スＴ，Ｒ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超音波デバイスＴ，Ｒ間の弾性表
面波の伝搬路とが互いに直交していて、 前記伝搬路の一部に人指、物体またはレーザー光のスポ
ットが接触したことを、前記すだれ状電極Ｑi-1に出力
される前記電気信号における周波数成分の大きさから感
知し、前記伝搬路における人指、物体またはレーザー光
のスポットによる接触位置を前記周波数成分のうちで変
動した周波数成分から検出する装置に接続されているこ
とを特徴とする超音波タッチパネル。 - 【請求項２】 前記非圧電基板のもう一方の板面Ｆ２に
少なくとも１種類の色で表示される表示装置の表示画面
が備えられ、前記すだれ状電極Ｐi-1に入力する電気信
号の周波数帯域と前記表示画面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に記載
の超音波タッチパネル。 - 【請求項３】 前記接触位置と前記変動周波数成分とが
直線関係にあることを特徴とする請求項１または２に記
載の超音波タッチパネル。 - 【請求項４】 前記圧電薄板Ａの厚さは前記すだれ状電
極Ｐi-1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Ｑi-1の電極周期長以下であっ
て、 前記すだれ状電極Ｐi-1およびＱi-1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非圧電板単体に励振される弾性表面
波の伝搬速度の近傍にあることを特徴とする請求項１，
２または３に記載の超音波タッチパネル。 - 【請求項５】 前記圧電薄板ＡおよびＢはそれぞれ前記
すだれ状電極Ｐi-1およびＱi-1が設けられている方の板
面で前記板面Ｆ１に固着されていることを特徴とする請
求項４に記載の超音波タッチパネル。 - 【請求項６】 前記すだれ状電極群Ｐiはそれぞれ少な
くとも２組のすだれ状電極Ｐi-1およびＰi-2で成り、前
記すだれ状電極群Ｑiは該すだれ状電極Ｐi-1およびＰ
i-2それぞれに対応する２組のすだれ状電極Ｑi-1および
Ｑi-2で成り、 前記すだれ状電極Ｐi-1における電極周期長が最も大き
い部分と、前記すだれ状電極Ｐi-2における電極周期長
が最も小さい部分とが互いに隣合うように配置され、前
記すだれ状電極Ｑi-1における電極周期長が最も大きい
部分と、前記すだれ状電極Ｑi-2における電極周期長が
最も小さい部分とが互いに隣合うように配置されている
ことを特徴とする請求項１，２，３，４または５に記載
の超音波タッチパネル。 - 【請求項７】 前記すだれ状電極Ｐi-1に入力する電気
信号の周波数帯域と前記すだれ状電極Ｐi-2に入力する
電気信号の周波数帯域とが異なることを特徴とする請求
項６に記載の超音波タッチパネル。 - 【請求項８】 前記すだれ状電極群Ｑiは前記すだれ状
電極Ｐi-1それぞれに対応する少なくとも２組のすだれ
状電極Ｑi-11（ｉ＝１，２，……，Ｎ）およびＱ
i- 12（ｉ＝１，２，……，Ｎ）から成り、 前記すだれ状電極Ｑi-11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
Ｑi-12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、 前記すだれ状電極Ｐi-1に電気信号を入力する手段は、
出力端が前記すだれ状電極Ｐi-1の入力端にそれぞれ接
続されたＮ個のスイッチＳi-1（ｉ＝１，２，……，
Ｎ）と、該スイッチＳi-1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、 前記板面Ｆ１における弾性表面波の伝搬路の一部に人
指、物体またはレーザー光のスポットが接触したこと
を、前記接続点Ｎ１および前記接続点Ｎ２に現れる電気
信号の大きさから感知することを特徴とする請求項１，
２，３，４，６または７に記載の超音波タッチパネル。 - 【請求項９】 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１，２，３，４，５，６，７または８に記載の超音波
タッチパネル。 - 【請求項１０】 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１，２，３，４，５，６，７または８に記載の超音波
タッチパネル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20297393A JPH0736604A (ja) | 1993-07-23 | 1993-07-23 | 超音波タッチパネル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20297393A JPH0736604A (ja) | 1993-07-23 | 1993-07-23 | 超音波タッチパネル |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0736604A true JPH0736604A (ja) | 1995-02-07 |
Family
ID=16466227
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20297393A Pending JPH0736604A (ja) | 1993-07-23 | 1993-07-23 | 超音波タッチパネル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0736604A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0985206A1 (en) * | 1996-08-12 | 2000-03-15 | Elo Touchsystems, Inc. | Acoustic condition sensor employing a plurality of mutually non-orthogonal waves |
| US8421776B2 (en) | 1996-08-12 | 2013-04-16 | Elo Touch Solutions, Inc. | Acoustic condition sensor employing a plurality of mutually non-orthogonal waves |
-
1993
- 1993-07-23 JP JP20297393A patent/JPH0736604A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0985206A1 (en) * | 1996-08-12 | 2000-03-15 | Elo Touchsystems, Inc. | Acoustic condition sensor employing a plurality of mutually non-orthogonal waves |
| EP0985206A4 (en) * | 1996-08-12 | 2000-03-15 | Elo Touchsystems Inc | ACOUSTIC CONDITION SENSOR IMPLEMENTING A PLURALITY OF NON-ORTHOGONAL WAVES BETWEEN THEM |
| CN100340957C (zh) * | 1996-08-12 | 2007-10-03 | 埃罗接触系统公司 | 利用多个互不正交的波的声学条件传感器 |
| US8421776B2 (en) | 1996-08-12 | 2013-04-16 | Elo Touch Solutions, Inc. | Acoustic condition sensor employing a plurality of mutually non-orthogonal waves |
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