JPH0736605A - 超音波学習装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 超音波送受波手段と表示画面とを備えた非圧
電基板の板面に人指、物体またはレーザー光のスポット
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】 入力用すだれ状電極から周波数帯域がΔｆ
_1ー1またはΔｆ_1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７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７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。表示画面９には入力信号の周波数帯域
に応じて別々の色の情報が、その接触位置に対応する形
で表示される。

Description

【発明の詳細な説明】

【産業上の利用分野】本発明は超音波送受波手段を備え
た非圧電基板の板面に入力ペンのペン先またはレーザー
光のスポットで接触することにより情報を入力し、非圧
電基板のもう一方の板面に備えられた表示画面に学習情
報を表示する超音波学習装置に関する。

【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。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。タッチパネルはパネル
上への人指または物体等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。従来のタッ
チパネルとしては上記の他に抵抗膜方式と超音波方式が
主に挙げられる。抵抗膜方式は透明導電性フィルム（抵
抗膜）に接触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。これはくさび
形トランスデューサを用いて予め弾性表面波を励振させ
ておいたパネル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、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応答時間が短
く感度の良い高密度の学習情報を入力することができる
とともにその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
学習装置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に
より情報を入力することができる学習装置を提供するこ
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
学習装置は、ほぼ透明な非圧電基板の一方の板面Ｆ１に
第１および第２の超音波送受波手段を備えるとともに前
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を備えた対話型の
超音波学習装置であって、前記板面Ｆ１上の位置を表わ
す位置信号を生成し、入力ペンのペン先またはレーザー
ペンによって照射されるレーザー光のスポットにより前
記板面Ｆ１に指示された位置を前記位置信号に基づき入
力位置として特定する手段を備え、学習情報を記憶する
手段と、前記特定された入力位置に対応する学習情報を
入力情報として検出する手段とを含む学習情報処理手段
を備え、前記超音波送受波手段は超音波デバイスＴおよ
びＲで成り、前記超音波デバイスＴはＮ個のすだれ状電
極群Ｐ_i（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Ｐ
_iそれぞれに対応するＮ個のすだれ状電極群Ｑ_i（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Ｐ_iはそれぞれ少なくとも１組のすだれ状
電極Ｐ_i-1で成り、前記すだれ状電極群Ｑ_iはそれぞれ少
なくとも１組のすだれ状電極Ｑ_i-1で成り、前記すだれ
状電極Ｐ_i-1およびＱ_i-1は前記すだれ状電極Ｐ_i-1およ
びＱ_i-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Ｐ_i-1は弾性表面波励振手段に接続され、この弾性表
面波励振手段から該すだれ状電極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を受
け、前記板面Ｆ１に弾性表面波を励振し、前記すだれ状
電極Ｑ_i-1は前記すだれ状電極Ｐ_i-1により前記板面Ｆ１
に励振された前記弾性表面波に応じた前記位置信号を出
力し、前記すだれ状電極Ｐ_i-1とＱ_i-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、前記第１の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
Ｄ_i-1（ｉ＝１，２，……，Ｎ）と、前記第２の超音波
送受波手段における前記伝搬路Ｄ_i-1とが互いに直交し
ていて、前記すだれ状電極Ｐ_i-1に入力される前記電気
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おり、前記入力位置特定手段は前記
すだれ状電極Ｑ_i-1に出力される前記位置信号のうち大
きさが変化する前記位置信号に基づいて前記入力位置が
含まれる前記伝搬路Ｄ_i-1を特定し、大きさが変化する
前記位置信号の周波数成分を調べ、該周波数成分のうち
で変動した周波数成分を感知し、前記第１および第２の
超音波送受波手段におけるそれぞれの前記変動周波数成
分に基づいて前記板面Ｆ１上の前記入力位置を特定し、
前記学習情報処理手段は前記入力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。請求項２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Ｆ１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、前記入力情報検
出手段は前記入力位置特定手段によって特定された前記
入力位置を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とすることを特
徴とする。請求項３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、前記入力情報検出手段は前記入力位置特定手
段によって特定された前記入力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
ンとをパターンマッチング法により比較し、前記軌跡で
表わされるパターンを前記学習情報とすることを特徴と
する。請求項４に記載の超音波学習装置は、前記入力情
報検出手段が前記入力位置特定手段によって特定された
前記入力位置を前記学習情報とすることを特徴とする。
請求項５に記載の超音波学習装置は、前記入力位置と前
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６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-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Ｑ_{i -1}
の電極周期長以下であって、前記すだれ状電極Ｐ_i-1お
よびＱ_i-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７に記載の超音
波学習装置は、前記圧電薄板ＡおよびＢがそれぞれ前記
すだれ状電極Ｐ_i-1およびＱ_i-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８に記載の超音波学習装置は、前記すだれ状電極
群Ｐ_iがそれぞれ少なくとも２組のすだれ状電極Ｐ_i-1お
よびＰ_i-2で成り、前記すだれ状電極群Ｑ_iは該すだれ状
電極Ｐ_i-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Ｑ_i-1およびＱ_i-2で成り、前記すだれ状電極Ｐ
_i-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Ｐ_i-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Ｑ
_i-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Ｑ_i-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９に記載の超音波学習装置は、前記すだれ状
電極Ｐ_i-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Ｐ_i-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１０に記載の超音波学習
装置は、前記すだれ状電極群Ｑ_iが前記すだれ状電極Ｐ
_i-1それぞれに対応する少なくとも２組のすだれ状電極
Ｑ_i-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Ｑ_i-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Ｑ_i-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
弾性表面波励振手段は出力端が前記すだれ状電極Ｐ_i-1
の入力端にそれぞれ接続されたＮ個のスイッチＳ
_i-1（ｉ＝１，２，……，Ｎ）と、該スイッチ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
御手段とを含み、前記入力位置特定手段は前記接続点Ｎ
１およびＮ２に現われる前記位置信号のうちで大きさが
変化する前記位置信号が検出されるときに接続されてい
る前記スイッチＳ_i-1の位置に基づき前記入力位置が含
まれる前記伝搬路Ｄ_i-1を特定し、大きさが変化する前
記位置信号の周波数成分を調べ、該周波数成分のうちで
変動した周波数成分を感知し、前記各超音波送受波手段
におけるそれぞれの前記変動周波数成分に基づき前記板
面Ｆ１上の前記入力位置を特定することを特徴とする。
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。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。

【作用】本発明の超音波学習装置は非圧電基板の一方の
板面Ｆ１に超音波送受波手段を少なくとも２つ備え非圧
電基板のもう一方の板面Ｆ２に表示画面を備えた簡単な
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Ｐ
_i（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Ｐ_iそれぞれに
対応するＮ個のすだれ状電極群Ｑ_i（ｉ＝１，２，…
…，Ｎ）を圧電薄板Ｂに備えて成る。すだれ状電極群Ｐ
_iはそれぞれ少なくとも１組のすだれ状電極Ｐ_i-1で成
り、すだれ状電極群Ｑ_iはそれぞれ少なくとも１組のす
だれ状電極Ｑ_i-1で成る。すだれ状電極Ｐ_i-1およびＱ
_i-1はすだれ状電極Ｐ_i-1およびＱ_i-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Ｐ_i-1および
Ｑ_i-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Ｐ_i-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Ｐ_i-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。すだれ状電極Ｑ_i-1をすだれ
状電極Ｐ_i-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Ｑ_i-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Ｑ_i-1から連続的に出力される。すだれ状
電極Ｑ_{i -1}から連続的に出力されるこの電気信号は板面
Ｆ１上の位置を表わす位置信号としての機能を果たす。
板面Ｆ１における弾性表面波の伝搬路Ｄ_i-1（ｉ＝１，
２，……，Ｎ）（すなわちすだれ状電極Ｐ_i-1とＱ_i-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Ｑ_i-1に出力される位
置信号も減衰または消滅する。このようにして、位置信
号に基づいて接触位置を学習情報の入力位置として特定
することができる。また、板面Ｆ１における弾性表面波
の伝搬路Ｄ_i-1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Ｑ_i-1に出力される
位置信号にも異常が発生する。つまり、位置信号に基づ
いてスポットの位置もまた学習情報の入力位置として特
定することができる。入力ペンのペン先によって接触さ
れた入力位置をすだれ状電極Ｑ_i-1に出力される位置信
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入力
位置をすだれ状電極Ｑ_i-1に出力される位置信号におけ
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Ｑ_i-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。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、入力ペンのペン先は基板よりも軟らかく超音波を吸
収しやすい物質であることが必要である。人の指なども
その特徴を有しており学習装置としての機能を果たしう
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
る弾性表面波の伝搬路Ｄ_i-1と、別の超音波送受波手段
における伝搬路Ｄ_i-1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における入力ペンのペン先に
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。これは、各超音波送受波
手段における各すだれ状電極Ｑ_i-1から出力される位置
信号の周波数成分のうちで変動した周波数成分に基づい
て互いに直交する伝搬路Ｄ_i-1の交叉部を求め、該交叉
部を入力位置として特定することができるからである。
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Ｐ_i-1およびＱ_i-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入力ペンのペ
ン先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。本発明の超音
波学習装置では学習情報処理手段を備え、この学習情報
処理手段は学習情報を記憶する手段と、特定された入力
位置に対応する学習情報を入力情報として検出する手段
とを含む。また、本発明の超音波学習装置では非圧電基
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た構造が採用されてい
る。但し、前記学習情報はこれから入力しようとする学
習情報、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学習情報である。さら
に、非圧電基板として透光性を有する構造を採用し、板
面Ｆ１上における入力位置に対応する形の学習情報を所
定の時間、表示画面に表示させておく構造を採用してい
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Ｆ１を通して見
える表示画面の透明度は優れている。従って、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、板面Ｆ１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。このようにして、本発明の超音波学習
装置は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、表示画面に表示する情報の色と、すだれ
状電極Ｐ_i-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Ｆ
１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Ｐ_i-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Ｐ_i-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。本発明の超音波学習装置
では学習情報記憶手段として板面Ｆ１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く構造を採用することにより、入
力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、学習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、
入力位置の移動で形成される軌跡が入力されると、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、そのパターンが入力情報とされる。従っ
て、板面Ｆ１に描いた文字などの学習情報を正確に入力
することができる。本発明の超音波学習装置では学習情
報処理手段として入力情報検出手段で検出された学習情
報を表示画面に所定の時間だけ表示させておく手段と、
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手段とを含む。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。圧電薄板Ａの厚さをすだれ状電極Ｐ
_i-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Ｑ_i-1の電極周期長以下にし、すだれ状電極Ｐ_i-1
およびＱ_{i- 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Ｑ_i-1が設けられている方の板面で板面Ｆ１に
固着する構造、すなわち、すだれ状電極Ｐ_i-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Ｐ_i-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Ｐ_iがそれぞ
れ少なくとも２組のすだれ状電極Ｐ_i-1およびＰ_{i- 2}で成
り、すだれ状電極群Ｑ_iがすだれ状電極Ｐ_i-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Ｑ_i-1および
Ｑ_i-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Ｐ_i-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Ｐ_i-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Ｑ_i-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Ｑ_i-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Ｐ_i-1に入力する
電気信号の周波数帯域とすだれ状電極Ｐ_i-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Ｐ_i-1およびＰ_i-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Ｐ_i-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Ｐ_iおよびＱ_i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Ｐ_i-1，
Ｐ_i-2，Ｑ_i-1およびＱ_i-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Ｑ_iとしてすだれ状電極Ｐ_i-1それぞれ
に対応する少なくとも２組のすだれ状電極Ｑ_i-11（ｉ＝
１，２，……，Ｎ）およびＱ_i-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Ｑ_{i- 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Ｑ_{i- 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、板面Ｆ１の一部に入力ペンのペン先またはレーザ
ー光のスポットが接触したことを接続点Ｎ１およびＮ２
に現れる位置信号の大きさから感知することができる。
従って、回路構成が簡略化される。また、出力端がすだ
れ状電極Ｐ_i-1の入力端にそれぞれ接続されたＮ個のス
イッチＳ_i-1（ｉ＝１，２，……，Ｎ）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
続する構造を採用することにより、すだれ状電極Ｐ_i-1
に順次に電気信号を入力することができる。このように
して、スイッチＳ_i-1を断続することによりすだれ状電
極Ｐ_i-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。従って、入力位置が含まれる伝搬路（この場
合はＤ_i-11およびＤ_i-12であり、それぞれすだれ状電極
Ｐ_{i- 1}とＱ_{i -11}との間およびＰ_i-1とＱ_i-12との間に対応
する）は、接続点Ｎ１およびＮ２に現われる位置信号の
うちで大きさが変化する位置信号が検出されるときに接
続されているスイッチＳ_iの位置から特定することがで
きる。たとえば、Ｄ_{3ー1 2}の一部を入力ペンのペン先で接
触する場合、すだれ状電極Ｐ_3-1に電気信号が入力され
ているときに限って接続点Ｎ２に出力される位置信号が
減衰または消滅する。このようにして伝搬路Ｄ_3ー12に入
力位置が含まれていることが明確になる。さらに、本発
明の超音波学習装置はすだれ状電極Ｐ_i-1に線形チャー
プ信号を入力する構造を採用し、入力位置をすだれ状電
極Ｑ_i-11およびＱ_i-12に出力される位置信号における周
波数成分のうちで変動した成分から検出する構造を採用
していることから、伝搬路Ｄ_i-11またはＤ_i-12に含まれ
ている入力位置をさらに繊細に特定することが可能とな
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。本発明の超
音波学習装置は入力ペンのペン先またはレーザー光のス
ポットで板面Ｆ１に接触す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。

【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。図２はタッチパネル部１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７、圧電磁器薄板
８、表示画面９（図２では描かれていない）、すだれ状
電極ＴＸ１，ＴＸ２，ＴＸ３，ＴＹ１，ＴＹ２，ＴＹ
３，ＲＸ１，ＲＸ２，ＲＸ３，ＲＹ１，ＲＹ２およびＲ
Ｙ３から成る。非圧電基板７は長さ１０４ｍｍ、幅１０
４ｍｍ、厚さ１．９ｍｍのパイレックスガラスで成る。
圧電磁器薄板８は厚さ２３０μｍのＴＤＫ製１０１Ａ材
（製品名）で成る。圧電磁器薄板８は非圧電基板７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７のもう一方の板面上には表示画面９が固着
されている。表示画面９は表示装置に接続されている。
圧電磁器薄板８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ＴＸ１，ＴＸ２，
ＴＸ３，ＴＹ１，ＴＹ２およびＴＹ３は入力用として、
すだれ状電極ＲＸ１，ＲＸ２，ＲＸ３，ＲＹ１，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ＲＸ２との間、Ｔ
Ｘ３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９
０ｍｍである。なお、図２のタッチパネル部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
各すだれ状電極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すだれ状電極によっ
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。図３は図２のタッチパネル部１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，ＴＹ３，ＲＸ１，ＲＸ２，Ｒ
Ｘ３，ＲＹ１，ＲＹ２およびＲＹ３はすだれ状電極ＴＸ
１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２６０
μｍ〜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ＲＸ１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４は
図２のタッチパネル部１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Ｒ
Ｘ１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８の非圧電基板７側に設けられてい
る。図２のタッチパネル部１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（２
６０μｍ〜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Δｆ
_1ー1とΔｆ_1ー2との２種類を採用する。圧電磁器薄板８に
おける弾性表面波変位成分はさらに非圧電基板７におけ
る圧電磁器薄板８との界面付近にも存在する。非圧電基
板７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，ＴＸ
２，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Δｆ_1ー1またはΔｆ_1ー2の
電気信号が弾性表面波に変換されて非圧電基板７を伝搬
し、すだれ状電極ＲＸ１，ＲＸ２，ＲＸ３，ＲＹ１，Ｒ
Ｙ２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Ｒ
Ｘ１，ＲＸ２，ＲＸ３，ＲＹ１，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，ＲＸ３，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ＴＸ１とＲＸ１との間、Ｔ
Ｘ２とＲＸ２との間およびＴＸ３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ＲＹ３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７上の弾性表面波の伝搬路を非圧
電基板７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７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。図２のタッチパネ
ル部１を備えた図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画面９には接触位置および
スポットの位置に対応した情報が現われるようになって
いる。なお、表示画面９の情報は非圧電基板７を介して
見られるようになっている。このようにして、非圧電基
板７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９には接触位置に対応した情報が
現われる。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９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、たとえば文字などを非圧電
基板７に描いた場合、その文字を表示画面９に映し出す
ことができる。図５は非圧電基板７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８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８は、圧電磁器薄板８の非圧電基板７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８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８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値が零のとき非圧電基
板７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８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７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は非圧電基板７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８は、圧電磁器薄板８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８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７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８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７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７は圧電磁器薄板
８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８は、圧電磁
器薄板８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８は圧電磁器薄板８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８は、圧電磁器薄板
８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５，６，
７および８より、図２のタッチパネル部１における非圧
電基板７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７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７および
８より、圧電磁器薄板８のガラス側板面にすだれ状電極
を設け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２のタッチパネル部１における非圧電
基板７に弾性表面波を励振する場合、圧電磁器薄板８と
非圧電基板７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２のタッチパネル部１に
おける非圧電基板７を伝搬する表面波速度と非圧電基板
７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８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。図２
のタッチパネル部１の駆動時、入力用すだれ状電極には
周波数帯域がΔｆ_1ー1またはΔｆ_1ー2の電気信号が印加さ
れるが、その２つの周波数帯域Δｆ_1ー1およびΔｆ_1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Δｆ_1ー1の電
気信号を印加した場合には非圧電基板７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７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Δｆ_1ー1およびΔｆ
_1ー2を表示画面９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７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９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７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７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７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７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７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２のタ
ッチパネル部１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１０は接触
ペンを用いて非圧電基板７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９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
波学習装置におけるタッチパネル部１が文字入力に十分
対応可能であることを示す。図１１は図２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２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２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。タッチパネル部１の第２の実
施例として、図２の出力用すだれ状電極ＲＸ１，ＲＸ
２，ＲＸ３，ＲＹ１，ＲＹ２およびＲＹ３が図１１のす
だれ状電極ＲＸＹと同様な構造と配置を備えたタッチパ
ネル部１を提供することができる。図１２はタッチパネ
ル部１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の実施例のタッチパネル部１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，ＴＸ
２，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Ｔ３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Δｆ_1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７
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７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，Ｔ２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ＲＸ３（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ＲＹ１，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７を伝搬する弾性表面波
の伝搬路を非圧電基板７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７上のすだれ状電極ＴＸ１，
ＲＸ１間と、すだれ状電極ＴＹ３，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Ｒ
Ｙ３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ＲＸ１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ＲＸ１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７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１２の第２の実
施例のタッチパネル部１の駆動時、入力用すだれ状電極
には周波数帯域がΔｆ_1ー1またはΔｆ_1ー2の電気信号が印
加されるが、その２つの周波数帯域Δｆ_1ー1およびΔｆ
_1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Δｆ
_1ー1の電気信号を印加した場合には非圧電基板７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７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Δｆ_1ー1お
よびΔｆ_1ー2を表示画面９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７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。タッチパ
ネル部１の第３の実施例として、図２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タッチパネル部１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ＴＸ_1-1お
よびＴＸ_1ー2に置き換えられ、すだれ状電極ＲＸ１はす
だれ状電極ＲＸ_1ー1およびＲＸ_1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ＴＸ_1-1
に周波数帯域がΔｆ１の電気信号を、すだれ状電極ＴＸ
_1ー2には周波数帯域がΔｆ２の電気信号を印加すること
ができる。しかも、Δｆ１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Δｆ１に対してはΔｆ_1ー1およびΔ
ｆ_1ー2、Δｆ２に対してはΔｆ_2ー1およびΔｆ_2ー2が与え
られる。つまり、本実施例のタッチパネル部１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９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】本発明の超音波学習装置によれば、超音
波デバイスＴのすだれ状電極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をすだれ状
電極Ｐ_i-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Ｐ_i-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
Ｑ_i-1をすだれ状電極Ｐ_i-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Ｑ_i-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Ｑ_i-1から連続的に出力され
る。すだれ状電極Ｑ_i-1から連続的に出力されるこの電
気信号は板面Ｆ１上の位置を表わす位置信号としての機
能を果たす。板面Ｆ１における弾性表面波の伝搬路Ｄ
_i-1の一部を人指または物体で接触すると、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Ｑ_i-1に出
力される位置信号も減衰または消滅する。このようにし
て、位置信号に基づいて接触位置を学習情報の入力位置
として特定することができる。また、板面Ｆ１における
弾性表面波の伝搬路Ｄ_i-1の一部にレーザー光のスポッ
トを当てると、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Ｑ_i-1に出力される位置信号にも異常が発生する。つ
まり、位置信号に基づいてスポットの位置もまた学習情
報の入力位置として特定することができる。入力ペンの
ペン先によって接触された入力位置をすだれ状電極Ｑ
_i-1に出力される位置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入力位置をすだれ状電極Ｑ_i-1に出
力される位置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Ｑ
_i-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
超音波学習装置は応答時間が短く感度が良い。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弾性表面波
の伝搬路Ｄ_i-1と、別の超音波送受波手段における伝搬
路Ｄ_i-1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における入力ペンのペン先による接触位置
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。これは、各超音波送受波手段における
各すだれ状電極Ｑ_i-1から出力される位置信号の周波数
成分のうちで変動した周波数成分に基づいて互いに直交
する伝搬路Ｄ_i-1の交叉部を求め、該交叉部を入力位置
として特定することができるからである。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Ｐ_i-1およびＱ_i-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入力ペンのペン先による接
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。本発明の超音波学習装置で
は学習情報処理手段を備え、この学習情報処理手段は学
習情報を記憶する手段と、特定された入力位置に対応す
る学習情報を入力情報として検出する手段とを含む。ま
た、本発明の超音波学習装置では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る。但し、前記学習情報はこれから
入力しようとする学習情報、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学
習情報である。さらに、非圧電基板として透光性を有す
る構造を採用し、板面Ｆ１上における入力位置に対応す
る形の学習情報を所定の時間、表示画面に表示させてお
く構造を採用している。従って、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、板面Ｆ１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。このよ
うにして、本発明の超音波学習装置は装置の一層の小型
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、表示画面
に表示する情報の色と、すだれ状電極Ｐ_i-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。従って、入力する情報量を増大させるこ
とにもなる。また、すだれ状電極Ｐ_i-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。本発明
の超音波学習装置では学習情報記憶手段として板面Ｆ１
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く構造を採用す
ることにより、入力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、学習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、入力位置の移動で形成される軌跡が入力
されると、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、そのパターンが入力情報と
される。従って、板面Ｆ１に描いた文字などの学習情報
を正確に入力することができる。本発明の超音波学習装
置では学習情報処理手段として入力情報検出手段で検出
された学習情報を表示画面に所定の時間だけ表示させて
おく手段と、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手段とを含む。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。圧電薄板Ａの厚さをすだれ状電極Ｐ_i-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Ｑ_i-1の
電極周期長以下にし、すだれ状電極Ｐ_i-1およびＱ_{i- 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Ｑ_i-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Ｐ_{i- 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Ｐ_iがそれ
ぞれ少なくとも２組のすだれ状電極Ｐ_i-1およびＰ_{i- 2}で
成り、すだれ状電極群Ｑ_iがすだれ状電極Ｐ_i-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Ｑ_i-1および
Ｑ_i-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Ｐ_i-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Ｐ_i-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Ｑ_i-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Ｑ_i-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Ｐ_i-1に入力する
電気信号の周波数帯域とすだれ状電極Ｐ_i-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Ｐ_i-1およびＰ_i-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Ｐ_i-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Ｐ_iおよびＱ_i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。すだれ状電極群Ｑ_iとしてすだれ状
電極Ｐ_i-1それぞれに対応する少なくとも２組のすだれ
状電極Ｑ_i-11およびＱ_i-12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Ｑ_i-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Ｑ_i-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、板面Ｆ１の一部に入力ペン
のペン先またはレーザー光のスポットが接触したことを
接続点Ｎ１およびＮ２に現れる位置信号の大きさから感
知することができる。従って、回路構成が簡略化され
る。また、出力端がすだれ状電極Ｐ_i-1の入力端にそれ
ぞれ接続されたＮ個のスイッチＳ_i-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
する構造を採用することにより、すだれ状電極Ｐ_i-1に
順次に電気信号を入力することができる。従って、入力
位置が含まれる伝搬路Ｄ_i-11またはＤ_i-12は、接続点Ｎ
１およびＮ２に現われる位置信号のうちで大きさが変化
する位置信号が検出されるときに接続されているスイッ
チＳ_iの位置から特定することができる。さらに、すだ
れ状電極Ｐ_i-1に線形チャープ信号を入力する構造を採
用し、入力位置をすだれ状電極Ｑ_{i -11}およびＱ_i-12に出
力される位置信号における周波数成分のうちで変動した
成分から検出する構造を採用していることから、伝搬路
Ｄ_i-11またはＤ_i-12に含まれている入力位置をさらに繊
細に特定することが可能となる。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。本発明の超音波学習装置は入力ペンのペン
先またはレーザー光のスポットで板面Ｆ１に接触するこ
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。

【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の第１の実施例を示す平面
図。

【図３】図２のタッチパネル部１におけるすだれ状電極
ＴＸ１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】非圧電基板７を伝搬する弾性表面波の速度分散
曲線を示す特性図。

【図６】非圧電基板７を伝搬する弾性表面波の速度分散
曲線を示す特性図。

【図７】圧電磁器薄板８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８】圧電磁器薄板８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９】接触位置と周波数との関係の一実施例を示す特
性図。

【図１０】接触ペンを用いて非圧電基板７に数字の９を
入力した場合の接触位置を示す特性図。

【図１１】図２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。

【図１２】タッチパネル部１の第２の実施例を駆動する
場合の構成図。

【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 非圧電基板 ８ 圧電磁器薄板 ９ 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

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ほぼ透明な非圧電基板の一方の板面Ｆ１
   に第１および第２の超音波送受波手段を備えるとともに
   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を備えた対話型
   の超音波学習装置であって、 前記板面Ｆ１上の位置を表わす位置信号を生成し、入力
   ペンのペン先またはレーザーペンによって照射されるレ
   ーザー光のスポットにより前記板面Ｆ１に指示された位
   置を前記位置信号に基づき入力位置として特定する手段
   を備え、 学習情報を記憶する手段と、前記特定された入力位置に
   対応する学習情報を入力情報として検出する手段とを含
   む学習情報処理手段を備え、 前記超音波送受波手段は超音波デバイスＴおよびＲで成
   り、 前記超音波デバイスＴはＮ個のすだれ状電極群Ｐ_i（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Ｐ_iそれぞれに
   対応するＮ個のすだれ状電極群Ｑ_i（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Ｐ_iはそれぞれ少なくとも１組のす
   だれ状電極Ｐ_i-1で成り、前記すだれ状電極群Ｑ_iはそれ
   ぞれ少なくとも１組のすだれ状電極Ｑ_i-1で成り、 前記すだれ状電極Ｐ_i-1およびＱ_i-1は前記すだれ状電極
   Ｐ_i-1およびＱ_i-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Ｐ_i-1は弾性表面波励振手段に接続さ
   れ、この弾性表面波励振手段から該すだれ状電極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
   電気信号を受け、前記板面Ｆ１に弾性表面波を励振し、 前記すだれ状電極Ｑ_i-1は前記すだれ状電極Ｐ_i-1により
   前記板面Ｆ１に励振された前記弾性表面波に応じた前記
   位置信号を出力し、 前記すだれ状電極Ｐ_i-1とＱ_i-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、 前記第１の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Ｄ_i-1（ｉ＝１，２，
   ……，Ｎ）と、前記第２の超音波送受波手段における前
   記伝搬路Ｄ_i-1とが互いに直交していて、 前記すだれ状電極Ｐ_i-1に入力される前記電気信号の周
   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
   設けられており、 前記入力位置特定手段は前記すだれ状電極Ｑ_i-1に出力
   される前記位置信号のうち大きさが変化する前記位置信
   号に基づいて前記入力位置が含まれる前記伝搬路Ｄ_i-1
   を特定し、大きさが変化する前記位置信号の周波数成分
   を調べ、該周波数成分のうちで変動した周波数成分を感
   知し、前記第１および第２の超音波送受波手段における
   それぞれの前記変動周波数成分に基づいて前記板面Ｆ１
   上の前記入力位置を特定し、 前記学習情報処理手段は前記入力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。
2. 【請求項２】 前記学習情報記憶手段は前記板面Ｆ１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、 前記入力情報検出手段は前記入力位置特定手段によって
   特定された前記入力位置を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
   とすることを特徴とする請求項１に記載の超音波学習装
   置。
3. 【請求項３】 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、 前記入力情報検出手段は前記入力位置特定手段によって
   特定された前記入力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をパタ
   ーンマッチング法により比較し、前記軌跡で表わされる
   パターンを前記学習情報とすることを特徴とする請求項
   １に記載の超音波学習装置。
4. 【請求項４】 前記入力情報検出手段は前記入力位置特
   定手段によって特定された前記入力位置を前記学習情報
   とすることを特徴とする請求項１に記載の超音波学習装
   置。
5. 【請求項５】 前記入力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１，２，３また
   は４に記載の超音波学習装置。
6. 【請求項６】 前記圧電薄板Ａの厚さは前記すだれ状電
   極Ｐ_i-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Ｑ_i-1の電極周期長以下であっ
   て、 前記すだれ状電極Ｐ_i-1およびＱ_i-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，
   ２，３，４または５に記載の超音波学習装置。
7. 【請求項７】 前記圧電薄板ＡおよびＢはそれぞれ前記
   すだれ状電極Ｐ_i-1およびＱ_i-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に記載の超音波学習装置。
8. 【請求項８】 前記すだれ状電極群Ｐ_iはそれぞれ少な
   くとも２組のすだれ状電極Ｐ_i-1およびＰ_i-2で成り、前
   記すだれ状電極群Ｑ_iは該すだれ状電極Ｐ_i-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Ｑ_i-1および
   Ｑ_i-2で成り、 前記すだれ状電極Ｐ_i-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Ｐ_i-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Ｑ_i-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Ｑ_i-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１，２，３，４，５，６または
   ７に記載の超音波学習装置。
9. 【請求項９】 前記すだれ状電極Ｐ_i-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Ｐ_i-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に記載の超音波学習装置。
10. 【請求項１０】 前記すだれ状電極群Ｑ_iは前記すだれ
    状電極Ｐ_i-1それぞれに対応する少なくとも２組のすだ
    れ状電極Ｑ_i-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Ｑ_i-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
    Ｑ_i-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、 前記弾性表面波励振手段は出力端が前記すだれ状電極Ｐ
    _i-1の入力端にそれぞれ接続されたＮ個のスイッチＳ_i-1
    （ｉ＝１，２，……，Ｎ）と、該スイッチ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
    手段とを含み、 前記入力位置特定手段は前記接続点Ｎ１およびＮ２に現
    われる前記位置信号のうちで大きさが変化する前記位置
    信号が検出されるときに接続されている前記スイッチＳ
    _i-1の位置に基づき前記入力位置が含まれる前記伝搬路
    Ｄ_i-1を特定し、大きさが変化する前記位置信号の周波
    数成分を調べ、該周波数成分のうちで変動した周波数成
    分を感知し、前記各超音波送受波手段におけるそれぞれ
    の前記変動周波数成分に基づき前記板面Ｆ１上の前記入
    力位置を特定することを特徴とする請求項１，２，３，
    ４，６，７，８または９に記載の超音波学習装置。
11. 【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１，２，３，４，５，６，７，８，９または１０に
    記載の超音波学習装置。
12. 【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１，２，３，４，５，６，７，８，９または１０に記
    載の超音波学習装置。