JPH10240425A - 超音波タッチパネル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低消費電力駆動で、接触位置の細密な検出を
可能にすること。 【解決手段】 すだれ状電極Ｔ_X0，Ｔ_Y0，Ｔ_X1，Ｔ_X2，
Ｔ_Y1およびＴ_Y2に電気信号を入力すると、圧電基板１の
すだれ状電極を有する方の板面に弾性表面波が励振さ
れ、すだれ状電極Ｒ_X0およびＲ_Y0において位相θ_baseを
有する電気信号に変換され出力される。同時に、すだれ
状電極Ｒ_X11等で位相θ_j（ｊ＝１，２，……，χ）を有
する電気信号Ｅ_j（ｊ＝１，２，……，χ）に変換され
る。もしも、すだれ状電極Ｔ_X1とＲ_X11との間の位置Ｆ_j
（ｊ＝１，２，……，χ）のうち、位置Ｆ_xを接触する
と、すだれ状電極Ｒ_X11において位相θを有する電気信
号Ｅが出力される。このとき、位相θ_baseと位相θとの
差から接触位置Ｆ_xが検出できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【発明の属する技術分野】本発明は入力用および出力用
すだれ状電極を備えた圧電板上に人指または物体が接触
したことを感知し、その位置を検出する超音波タッチパ
ネルに関する。

【従来の技術】超音波方式による従来のタッチパネル
は、非圧電板に弾性表面波を励振させ、その非圧電板に
接触することにより弾性表面波が減衰するということを
利用したものである。非圧電板に弾性表面波を励振する
従来の方法としては、バルク波振動子を用いたくさび形
トランスデューサにより間接的に励振する方法、圧電薄
膜トランスデューサにより直接的に励振する方法等が挙
げられる。くさび形トランスデューサは超音波による非
破壊検査等に用いられているが、くさび角の工作精度の
問題等から比較的低い周波数領域においてのみ用いられ
る。圧電薄膜トランスデューサはＺｎＯ等の圧電薄膜を
基板に蒸着しすだれ状電極により弾性表面波を励振する
方法で、すだれ状電極の構成により種々の伝送特性を示
すことから高周波デバイスとして用いられるが、ＵＨ
Ｆ，ＶＨＦ帯に限られるとともに加工性や量産性に問題
がある。このようにして、従来の超音波タッチパネルで
は応答時間、感度、耐久性、工作精度、加工性、量産性
および使用しやすさ等の点で問題があり、使用周波数領
域も制限されている。そこで、これらの問題点を解決す
る超音波タッチパネルが本願発明者により特願平４−２
１８３３６等で出願された。この超音波タッチパネル
は、圧電薄板とすだれ状電極とから成る超音波デバイス
を非圧電板の一方の板面に少なくとも２つ設けて成るも
のであり、低消費電力で効率良く弾性表面波を非圧電板
の板面に励振することができる。従って、一方の超音波
デバイスを入力用とし、もう一方の超音波デバイスを出
力用とした場合、非圧電板の一方の板面における弾性表
面波の伝搬路に人指または物体が接触すれば弾性表面波
が減衰または消滅することから、出力用超音波デバイス
におけるすだれ状電極に出力される電気信号も減衰また
は消滅する。しかし、この超音波タッチパネルを含む従
来のタッチパネルは、接触位置の細密さにいっそうの向
上を要するとともに、信号処理の仕方が複雑にならざる
を得なかった。

【発明が解決しようとする課題】従来の超音波タッチパ
ネルでは感度、工作精度、加工性、量産性、消費電力等
に問題があるばかりでなく、信号処理の仕方や回路構成
等にも問題があった。本発明の目的は、加工性、耐久性
および量産性に優れ、低消費電力駆動で応答時間が短
く、信号処理の仕方が簡単で、回路の規模も小さく、接
触位置の細密な検出が可能で、使用しやすさに優れた超
音波タッチパネルを提供することにある。

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の超音波
タッチパネルは、圧電基板と、超音波送受波手段Ｘおよ
びＹと、前記超音波送受波手段ＸおよびＹに接続された
情報処理部から成る超音波タッチパネルであって、前記
各超音波送受波手段は１組の入力用すだれ状電極Ｔ
₀と、Ｎ組の入力用すだれ状電極Ｔ_i（ｉ＝１，２，…
…，Ｎ）と、前記すだれ状電極Ｔ₀に対応する出力用す
だれ状電極Ｒ₀と、前記各すだれ状電極Ｔ_iにそれぞれ対
応する少なくとも２組の出力用すだれ状電極Ｒ_i1および
Ｒ_i2（ｉ＝１，２，……，Ｎ）から成り、前記圧電基板
の厚さは前記すだれ状電極Ｔ₀，Ｔ_iおよびＲ₀の電極周
期長Ｐの３倍以上の値を有し、前記すだれ状電極Ｔ₀お
よびＴ_iは前記圧電基板の一方の板面上に設けられ、前
記すだれ状電極Ｒ₀は前記圧電基板の前記一方の板面上
の前記すだれ状電極Ｔ₀に対向する部分に設けられ、前
記すだれ状電極Ｒ_i1およびＲ_i2は前記圧電基板の前記一
方の板面上の前記各すだれ状電極Ｔ_iに対向する部分に
設けられており、前記すだれ状電極Ｒ₀の電極指の方向
と、前記すだれ状電極Ｔ₀の電極指の方向は互いに平行
で、前記すだれ状電極Ｒ_i1およびＲ_i2の電極指の方向
と、前記すだれ状電極Ｔ_iの電極指の方向とは互いに平
行でなく、前記すだれ状電極Ｒ_i1およびＲ_i2の電極指の
方向は、前記すだれ状電極Ｔ_iの電極指の方向に対し角
αの傾きを有し、前記すだれ状電極Ｒ_i1およびＲ_i2の電
極指に直交する方向での電極指の周期長Ｐ_Nは、前記電
極周期長Ｐとcosαとの積に等しく、前記すだれ状電極
Ｔ₀およびＴ_iは、前記電極周期長Ｐにほぼ対応する周波
数の電気信号を入力されることにより、前記圧電基板の
前記一方の板面の表面近傍に前記電極周期長Ｐとほぼ等
しい波長を有する弾性表面波を励振し、前記すだれ状電
極Ｒ₀は前記すだれ状電極Ｔ₀によって励振された前記弾
性表面波を位相θ_baseを有する電気信号に変換して出力
し、前記各すだれ状電極Ｒ_i1およびＲ_i2は、前記すだれ
状電極Ｔ_iによって励振された前記弾性表面波を、位相
θ_j（ｊ＝１，２，……，χ）を有する電気信号Ｅ_j（ｊ
＝１，２，……，χ）にそれぞれ変換し、前記電気信号
Ｅ_jは前記電極周期長Ｐにほぼ対応する周波数を有し、
前記位相θ_jを合成することにより生ずる位相Totalθ_j
は零であり、前記電気信号Ｅ_jを合成することにより生
ずる電気信号TotalＥ_jの振幅は零であって、前記電気信
号TotalＥ_jは前記各すだれ状電極Ｒ_i1およびＲ_i2におい
て検出されることはなく、前記すだれ状電極Ｔ_iおよび
Ｒ_i1は前記圧電基板の前記一方の板面上に弾性表面波の
伝搬路Ｄ_i1（ｉ＝１，２，……，Ｎ）を形成し、前記各
伝搬路Ｄ_i1はそれぞれ微細伝搬路Ｚ_j（ｊ＝１，２，…
…，χ）で成り、前記すだれ状電極Ｔ_iおよびＲ_i2は前
記圧電基板の前記一方の板面上に弾性表面波の伝搬路Ｄ
_i2（ｉ＝１，２，……，Ｎ）を形成し、前記各伝搬路Ｄ
_i2はそれぞれ微細伝搬路Ｚ_j（ｊ＝１，２，……，χ）
で成り、前記圧電基板の前記一方の板面上における位置
Ｆ_j（ｊ＝１，２，……，χ）は、前記微細伝搬路Ｚ_jに
対応し、前記微細伝搬路Ｚ_jは前記位相θ_jに対応し、前
記情報処理部は、微細伝搬路Ｚ_xに対応する位置Ｆ_xに人
指または物体が接触したことを、前記すだれ状電極Ｒ_i1
またはＲ_i2のどれかにおいて位相θを有する電気信号Ｅ
が出力されることにより感知し、前記接触位置Ｆ_xを、
前記電気信号Ｅを出力した前記すだれ状電極Ｒ_i1または
Ｒ_i2を判別することと、前記位相θ_{ba se}と前記位相θと
の差を検出することにより特定し、前記接触位置Ｆ_xは
位相θ_xを有する電気信号Ｅ_xに対応し、前記出力電気信
号Ｅは前記電気信号TotalＥ_jから前記電気信号Ｅ_xを除
いた成分と等しく、前記位相θは前記位相Totalθ_jから
前記位相θ_xを除いた成分と等しい。請求項２に記載の
超音波タッチパネルは、前記すだれ状電極Ｔ_iにそれぞ
れ対応するスイッチＷ_i（ｉ＝１，２，……，Ｎ）を含
む超音波タッチパネルであって、前記スイッチＷ_iの出
力端はそれぞれ前記すだれ状電極Ｔ_iの入力端に接続さ
れており、前記各すだれ状電極Ｒ_i1の出力端は互いに１
つの接続点Ｑ₁で接続され、前記各すだれ状電極Ｒ_i2の
出力端は互いに１つの接続点Ｑ₂で接続され、前記情報
処理部は前記スイッチＷ_iを順次に所定の周期で断続
し、前記位置Ｆ_xに人指または物体が接触したことを、
前記接続点Ｑ₁またはＱ₂において位相θを有する電気信
号Ｅが出力されることにより感知し、前記接触位置Ｆ_x
を、前記出力電気信号Ｅが検出された前記接続点Ｑ₁ま
たはＱ₂を判別することと、前記出力電気信号Ｅが検出
された時に接続されていた前記スイッチＷ_iを特定する
ことと、前記位相θ_baseと前記位相θとの差を検出する
ことにより特定する。請求項３に記載の超音波タッチパ
ネルは、前記各すだれ状電極Ｒ_i1およびＲ_i2の電極指の
方向での交差幅Ｌ_Pの合計が、前記すだれ状電極Ｔ_iの電
極交差幅Ｌとsecαとの積にほぼ等しい。請求項４に記
載の超音波タッチパネルは、前記超音波送受波手段Ｘに
おける前記伝搬路Ｄ_i1およびＤ_i2と、前記超音波送受波
手段Ｙにおける前記伝搬路Ｄ_i1およびＤ_i2とが互いに直
交している。請求項５に記載の超音波タッチパネルは、
前記伝搬路Ｄ_i1およびＤ_i2が互いに隣接するかまたは一
部分を重複させている。請求項６に記載の超音波タッチ
パネルは、前記超音波送受波手段Ｘにおける前記すだれ
状電極Ｔ₀とＲ₀との間の弾性表面波の伝搬路を遅延素子
とする発振器が構成されていて、前記超音波送受波手段
Ｘにおける前記すだれ状電極Ｒ₀の出力端は、前記超音
波送受波手段ＸおよびＹにおけるそれぞれの前記すだれ
状電極Ｔ₀の入力端に増幅器Ａ_Xを介して接続されてい
る。請求項７に記載の超音波タッチパネルは、前記圧電
基板が圧電セラミックで成り、該圧電セラミックの分極
軸の方向は該圧電セラミックの厚さ方向と平行である。

【発明の実施の形態】本発明の超音波タッチパネルは、
圧電基板と、超音波送受波手段ＸおよびＹと、その超音
波送受波手段ＸおよびＹに接続された情報処理部から成
る。各超音波送受波手段は１組の入力用すだれ状電極Ｔ
₀と、Ｎ組の入力用すだれ状電極Ｔ_i（ｉ＝１，２，…
…，Ｎ）と、すだれ状電極Ｔ₀に対応する出力用すだれ
状電極Ｒ₀と、各すだれ状電極Ｔ_iにそれぞれ対応する少
なくとも２組の出力用すだれ状電極Ｒ_i1およびＲ_i2（ｉ
＝１，２，……，Ｎ）から成る。圧電基板の厚さはすだ
れ状電極Ｔ₀，Ｔ_iおよびＲ₀の電極周期長Ｐの３倍以上
の値を有する。すだれ状電極Ｔ₀およびＴ_iは圧電基板の
一方の板面上に設けられ、すだれ状電極Ｒ₀は圧電基板
の同じ板面上のすだれ状電極Ｔ₀に対向する部分に設け
られ、すだれ状電極Ｒ_i1およびＲ_i2は圧電基板の同じ板
面上の各すだれ状電極Ｔ_iに対向する部分に設けられて
いる。すだれ状電極Ｒ₀の電極指の方向と、すだれ状電
極Ｔ₀の電極指の方向は互いに平行である。すだれ状電
極Ｒ_i1およびＲ_i2の電極指の方向と、すだれ状電極Ｔ_i
の電極指の方向とは互いに平行でなく、すだれ状電極Ｒ
_i1およびＲ_i2の電極指の方向は、すだれ状電極Ｔ_iの電
極指の方向に対し角αの傾きを有する。すだれ状電極Ｒ
_i1およびＲ_i2の電極指に直交する方向での電極指の周期
長Ｐ_Nは、電極周期長Ｐとcosαとの積に等しくなるよう
な大きさに設定される。各すだれ状電極Ｒ_i1およびＲ_i2
の電極指の方向での交差幅Ｌ_Pの合計は、すだれ状電極
Ｔ_iの電極交差幅Ｌとsecαとの積にほぼ等しくなるよう
な大きさに設定される。本発明の超音波タッチパネルで
は、電極周期長Ｐにほぼ対応する周波数の電気信号をす
だれ状電極Ｔ₀およびＴ_iに入力する構造を採用すること
により、圧電基板の各すだれ状電極が設けられた方の板
面の表面近傍に電極周期長Ｐとほぼ等しい波長を有する
弾性表面波を励振することができる。すだれ状電極Ｔ₀
によって励振された弾性表面波はすだれ状電極Ｒ₀によ
って位相θ_baseを有する電気信号に変換され、すだれ状
電極Ｒ₀から出力される。すだれ状電極Ｔ_iによって励振
された弾性表面波は、各すだれ状電極Ｒ_i1およびＲ_i2に
よって位相θ_j（ｊ＝１，２，……，χ）を有する電気
信号Ｅ_j（ｊ＝１，２，……，χ）にそれぞれ変換され
る。電気信号Ｅ_jは電極周期長Ｐにほぼ対応する周波数
を有する。位相θ_jを合成することにより生ずる位相Tot
alθ_jは零であり、電気信号Ｅ_jを合成することにより生
ずる電気信号TotalＥ_jの振幅は零である。つまり、電気
信号TotalＥ_jは各すだれ状電極Ｒ_i1およびＲ_i2において
検出されることはない。本発明の超音波タッチパネルで
は、圧電基板の各すだれ状電極が設けられた方の板面上
において、すだれ状電極Ｔ_iおよびＲ_i1は弾性表面波の
伝搬路Ｄ_i1（ｉ＝１，２，……，Ｎ）を形成し、すだれ
状電極Ｔ_iおよびＲ_i2は弾性表面波の伝搬路Ｄ_i2（ｉ＝
１，２，……，Ｎ）を形成する。各伝搬路Ｄ_i1は微細伝
搬路Ｚ_j（ｊ＝１，２，……，χ）で成り、各伝搬路Ｄ
_i2もまた微細伝搬路Ｚ_j（ｊ＝１，２，……，χ）で成
る。微細伝搬路Ｚ_jはそれぞれ位相θ_jに対応している。
また、圧電基板の各すだれ状電極が設けられた方の板面
上における位置Ｆ_j（ｊ＝１，２，……，χ）を、微細
伝搬路Ｚ_jに対応させることが可能である。微細伝搬路
Ｚ_xに対応する位置Ｆ_xに人指または物体が接触すると、
すだれ状電極Ｒ_i1またはＲ_i2のどれかにおいて位相θを
有する出力電気信号Ｅが情報処理部によって検出され
る。つまり、圧電基板の板面を接触しない場合には、各
すだれ状電極Ｒ_i1またはＲ_i2において弾性表面波から変
換される電気信号TotalＥ_jは均衡がとれて零であったも
のが、接触により超音波の微細伝搬路Ｚ_xが遮断される
と、その微細伝搬路Ｚ_xに対応する弾性表面波が各すだ
れ状電極Ｒ_i1またはＲ_i2において位相θ_xを有する電気
信号Ｅ_xに変換されることがないので、全体としての均
衡が崩れて各すだれ状電極Ｒ_i1またはＲ_i2において出力
電気信号Ｅが検出されることになる。従って、出力電気
信号Ｅは電気信号TotalＥ_jから電気信号Ｅ_xを除いた成
分と等しくなり、出力電気信号Ｅの位相θは位相Total
θ_jから位相θ_xを除いた成分と等しくなる。本発明の超
音波タッチパネルの情報処理部では、電気信号Ｅを出力
したすだれ状電極Ｒ_i1またはＲ_i2を判別することと、位
相θ_baseと位相θとの差を検出することにより、微細伝
搬路Ｚ_xに対応する接触位置Ｆ_xを特定している。本発明
の超音波タッチパネルでは、すだれ状電極Ｔ_iにそれぞ
れ対応するスイッチＷ_i（ｉ＝１，２，……，Ｎ）を備
えることが可能である。スイッチＷ_iの出力端はそれぞ
れすだれ状電極Ｔ_iの入力端に接続される。また、各す
だれ状電極Ｒ_i1の出力端は互いに１つの接続点Ｑ₁で接
続され、各すだれ状電極Ｒ_i2の出力端は互いに１つの接
続点Ｑ₂で接続される。このとき、情報処理部はまず第
１に、スイッチＷ_iを順次に所定の周期で断続する機能
を有する。第２に、位置Ｆ_xに人指または物体が接触し
たことを、接続点Ｑ₁またはＱ₂において位相θを有する
電気信号Ｅが出力されることにより感知する。第３に、
出力電気信号Ｅが検出された接続点Ｑ₁またはＱ₂を判別
する。第４に、出力電気信号Ｅが検出された時に接続さ
れていたスイッチＷ_iを特定する。そして第５に、位相
θ_baseと位相θとの差を検出することにより、微細伝搬
路Ｚ_xに対応する接触位置Ｆ_xを特定する。本発明の超音
波タッチパネルでは、超音波送受波手段Ｘにおける伝搬
路Ｄ_i1およびＤ_i2と、超音波送受波手段Ｙにおける伝搬
路Ｄ_i1およびＤ_i2とを互いに直交させる構造を採用する
ことにより、互いに直交するそれらの伝搬路をそれぞれ
Ｘ軸およびＹ軸とする２次元の座標に対応させることが
可能となる。本発明の超音波タッチパネルでは、伝搬路
Ｄ_i1およびＤ_i2を互いに隣接させるかまたは一部分を重
複させる構造、すなわち、伝搬路Ｄ_i1，Ｄ_i2，
Ｄ_(i+1)1，Ｄ_(i+1)2……，が互いに隣接するかまたは一
部分が重複した構造を採用することにより、圧電基板の
板面上にまんべんなく弾性表面波を伝搬させることがで
きる。本発明の超音波タッチパネルでは、超音波送受波
手段Ｘにおけるすだれ状電極Ｔ₀とＲ₀との間の弾性表面
波の伝搬路を遅延素子とする発振器を構成することが可
能である。このとき、超音波送受波手段Ｘにおけるすだ
れ状電極Ｒ₀の出力端は、超音波送受波手段ＸおよびＹ
におけるそれぞれのすだれ状電極Ｔ₀の入力端に増幅器
Ａ_Xを介して接続される。このようにして、低電圧で、
低消費電力駆動が可能となる。本発明の超音波タッチパ
ネルでは、圧電基板として圧電セラミックを採用し、そ
の圧電セラミックの分極軸の方向と厚さ方向とを平行に
する構造を採用することにより、圧電基板の各すだれ状
電極が設けられた方の板面上に効率よく弾性表面波を励
振することを可能にしている。また、その弾性表面波を
出力用すだれ状電極において効率よく電気信号に変換す
ることを可能にしている。

【実施例】図１は本発明の超音波タッチパネルの一実施
例を示す平面図である。本実施例は圧電基板１、情報処
理部２、スイッチＷ₁，Ｗ₂、増幅器Ａ_X、Ｘ軸方向の超
音波送受波手段ＸおよびＹ軸方向の超音波送受波手段Ｙ
から成る。超音波送受波手段Ｘはすだれ状電極Ｔ_X0、す
だれ状電極Ｔ_X1，Ｔ_X2、すだれ状電極Ｒ_X0、すだれ状電
極Ｒ_X11，Ｒ_X12，Ｒ_X13，Ｒ_X14，Ｒ_X21，Ｒ_X22，Ｒ_X23
およびＲ_X24から成る。超音波送受波手段Ｙはすだれ状
電極Ｔ_Y0、すだれ状電極Ｔ_Y1，Ｔ_Y2、すだれ状電極
Ｒ_Y0、すだれ状電極Ｒ_Y11，Ｒ_Y12，Ｒ_Y13，Ｒ_Y14，Ｒ
_Y21，Ｒ_Y22，Ｒ_Y23およびＲ_Y24から成る。但し、図１で
は圧電基板１および各すだれ状電極のみが描かれてい
る。各すだれ状電極はアルミニウム薄膜で成り、圧電基
板１の一方の板面上に設けられている。圧電基板１は厚
さ１．５ｍｍの圧電セラミックで成る。すだれ状電極Ｔ
_X0，Ｒ_X0，Ｔ_Y0およびＲ_Y0は同様な構造を有し、それら
の電極交差幅はすだれ状電極Ｔ_X1，Ｔ_X2，Ｔ_Y1およびＴ
_Y2よりも短い。すだれ状電極Ｔ_X1，Ｔ_X2，Ｔ_Y1およびＴ
_Y2は同様な構造を有する。また、すだれ状電極Ｒ_X11，
Ｒ_{X 12}，Ｒ_X13，Ｒ_X14，Ｒ_X21，Ｒ_X22，Ｒ_X23，Ｒ_X24，
Ｒ_Y11，Ｒ_Y12，Ｒ_Y13，Ｒ_Y14，Ｒ_Y21，Ｒ_Y22，Ｒ_Y23お
よびＲ_Y24は同様な構造を有する。すだれ状電極Ｒ_X11，
Ｒ_X12，Ｒ_X13，Ｒ_X14，Ｒ_X21，Ｒ_X22，Ｒ_X23およびＲ
_X24の電極指の方向と、すだれ状電極Ｔ_X1およびＴ_X2の
電極指の方向とは互いに平行ではない。すだれ状電極Ｒ
_Y11，Ｒ_Y12，Ｒ_Y13，Ｒ_Y14，Ｒ_Y21，Ｒ_Y22，Ｒ_Y23およ
びＲ_Y24の電極指の方向と、すだれ状電極Ｔ_Y1およびＴ
_Y2の電極指の方向とは互いに平行ではない。図２は図１
の超音波タッチパネルの部分拡大平面図である。図２で
は各すだれ状電極の位置関係が示される。各すだれ状電
極はそれぞれ１０対の電極指を有する。すだれ状電極Ｔ
_X0，Ｒ_X0，Ｔ_Y0およびＲ_Y0の電極交差幅は１ｍｍ、電極
周期長Ｐは４００μｍである。すだれ状電極Ｔ_X1，
Ｔ_X2，Ｔ_Y1およびＴ_Y2の電極交差幅Ｌは１２ｍｍ、電極
周期長Ｐは４００μｍである。すだれ状電極Ｒ_X11，Ｒ
_X12，Ｒ_X13およびＲ_X14それぞれの、すだれ状電極Ｔ_X1
の電極指の方向での交差幅Ｌ_Nの合計は、すだれ状電極
Ｔ_X1の電極交差幅Ｌと等しく、すだれ状電極Ｒ_X21，Ｒ
_X22，Ｒ_X23およびＲ_X24それぞれの、すだれ状電極Ｔ_X2
の電極指の方向での交差幅Ｌ_Nの合計は、すだれ状電極
Ｔ_X2の電極交差幅Ｌと等しい。また、すだれ状電極Ｒ
_Y11，Ｒ_Y12，Ｒ_Y13およびＲ_Y14それぞれの、すだれ状電
極Ｔ_Y1の電極指の方向での交差幅Ｌ_Nの合計は、すだれ
状電極Ｔ_Y1の電極交差幅Ｌと等しく、すだれ状電極Ｒ
_Y21，Ｒ_Y22，Ｒ_Y23およびＲ_Y24それぞれの、すだれ状電
極Ｔ_Y2の電極指の方向での交差幅Ｌ_Nの合計は、すだれ
状電極Ｔ_Y2の電極交差幅Ｌと等しい。本実施例の超音波
タッチパネルでは、すだれ状電極Ｒ_X11，Ｒ_X12，
Ｒ_X13，Ｒ_X14，Ｒ_X21，Ｒ_X22，Ｒ_X23およびＲ_X24におけ
る各交差幅Ｌ_Nの範囲内の、すだれ状電極Ｔ_X1およびＴ
_X2の電極指の方向に沿った位置Ｆ_j（ｊ＝１，２，…
…，χ）を人指または物体で接触した場合に、その位置
を検出することができる。同様にして、すだれ状電極Ｒ
_Y11，Ｒ_Y12，Ｒ_Y13，Ｒ_Y14，Ｒ_Y21，Ｒ_Y22，Ｒ_Y23およ
びＲ_{Y 24}における各交差幅Ｌ_Nの範囲内の、すだれ状電極
Ｔ_Y1およびＴ_Y2の電極指の方向に沿った位置Ｆ_j（ｊ＝
１，２，……，χ）を人指または物体で接触した場合
に、その位置を検出することができる。図３はすだれ状
電極Ｒ_X11を示す平面図である。すだれ状電極Ｒ_X11，Ｒ
_X12，Ｒ_X13，Ｒ_X14，Ｒ_X21，Ｒ_X22，Ｒ_X23およびＲ_X24
の電極指の方向はすだれ状電極Ｔ_X1およびＴ_X2の電極指
の方向に対して角αの傾きを有し、すだれ状電極
Ｒ_Y11，Ｒ_Y12，Ｒ_Y13，Ｒ_Y14，Ｒ_Y21，Ｒ_Y22，Ｒ_Y23お
よびＲ_Y24の電極指の方向はすだれ状電極Ｔ_Y1およびＴ
_Y2の電極指の方向に対して角αの傾きを有する。すだれ
状電極Ｒ_X11，Ｒ_X12，Ｒ_X13，Ｒ_X14，Ｒ_X21，Ｒ_X22，Ｒ
_X23，Ｒ_X24，Ｒ_Y11，Ｒ_{Y 12}，Ｒ_Y13，Ｒ_Y14，Ｒ_Y21，Ｒ
_Y22，Ｒ_Y23およびＲ_Y24の電極指に直交する方向での電
極指の周期長Ｐ_Nは、電極周期長Ｐとcosαとの積に等し
くなるような大きさに設定されている。すだれ状電極Ｒ
_X11、Ｒ_X12、Ｒ_X13およびＲ_X14の電極指の方向でのそれ
ぞれの交差幅Ｌ_Pは交差幅Ｌ_Nとsecαとの積に等しい。
つまり、交差幅Ｌ_Pの合計は、電極交差幅Ｌとsecαとの
積に等しくなるような大きさに設定されている。同様に
して、すだれ状電極Ｒ_X21、Ｒ_X22、Ｒ_X23およびＲ_X24の
電極指の方向でのそれぞれの交差幅Ｌ_Pの合計は、電極
交差幅Ｌとsecαとの積に等しくなるような大きさに設
定されている。すだれ状電極Ｒ_Y11、Ｒ_Y12、Ｒ_Y13およ
びＲ_Y14の電極指の方向でのそれぞれの交差幅Ｌ_Pの合計
は、電極交差幅Ｌとsecαとの積に等しくなるような大
きさに設定されている。すだれ状電極Ｒ_Y21、Ｒ_Y22、Ｒ
_Y23およびＲ_Y24の電極指の方向でのそれぞれの交差幅Ｌ
_Pの合計は、電極交差幅Ｌとsecαとの積に等しくなるよ
うな大きさに設定されている。図４は図１の超音波タッ
チパネルの駆動回路を示す図である。情報処理部２は８
つの位相比較器３、コンピュータ４およびスイッチ切り
替え器５から成る。スイッチＷ₁の出力端はすだれ状電
極Ｔ_X1およびＴ_Y1の入力端に接続され、スイッチＷ₂の
出力端はすだれ状電極Ｔ_X2およびＴ_Y2の入力端に接続さ
れている。すだれ状電極Ｒ_X11とＲ_X21、すだれ状電極Ｒ
_X12とＲ_X22、すだれ状電極Ｒ_X13とＲ_X23、およびすだれ
状電極Ｒ_X14とＲ_X24において、それぞれ２つの出力端は
互いに接続点Ｑ_X1，Ｑ_X2，Ｑ_X3およびＱ_X4で接続され、
各増幅器ＡＭＰを介して各位相比較器３の入力端に接続
されている。すだれ状電極Ｒ_Y11とＲ_Y21、すだれ状電極
Ｒ_Y12とＲ_Y22、すだれ状電極Ｒ_Y13とＲ_Y23、およびすだ
れ状電極Ｒ_Y14とＲ_Y24において、それぞれ２つの出力端
は互いに接続点Ｑ_Y1，Ｑ_Y2，Ｑ_Y3およびＱ_Y4で接続さ
れ、各増幅器ＡＭＰを介して各位相比較器３の入力端に
接続されている。図４の駆動回路において、すだれ状電
極Ｔ_X0，Ｔ_X1およびＴ_X2から電極周期長Ｐにほぼ対応す
る周波数の電気信号を入力すると、圧電基板１の各すだ
れ状電極が設けられた方の板面の表面近傍に電極周期長
Ｐとほぼ等しい波長を有する弾性表面波が励振される。
すだれ状電極Ｔ_X0によって励振された弾性表面波はすだ
れ状電極Ｒ_X0によって位相θ_baseを有する電気信号に変
換され、すだれ状電極Ｒ_X0から出力され、増幅器Ａ_Xに
よって増幅される。増幅された電気信号の一部はすだ
れ状電極Ｔ_X0およびＴ_Y0に再び入力される。このように
して、すだれ状電極Ｔ_X0とＲ_X0との間の弾性表面波の伝
搬路を遅延素子とする発振器を構成することができる。
すだれ状電極Ｒ_X0から出力され、増幅された電気信号の
残部は４つの位相比較器３の入力端に接続される。す
だれ状電極Ｔ_X1によって励振された弾性表面波は、すだ
れ状電極Ｒ_X11、Ｒ_X12、Ｒ_X13およびＲ_X14それぞれによ
って位相θ_j（ｊ＝１，２，……，χ）を有する電気信
号Ｅ_j（ｊ＝１，２，……，χ）に変換され、すだれ状
電極Ｔ_X2によって励振された弾性表面波は、すだれ状電
極Ｒ_X21、Ｒ_X22、Ｒ_X23およびＲ_X24それぞれによって位
相θ_j（ｊ＝１，２，……，χ）を有する電気信号Ｅ
_j（ｊ＝１，２，……，χ）に変換される。電気信号Ｅ_j
は電極周期長Ｐにほぼ対応する周波数を有する。位相θ
_jを合成することにより生ずる位相Totalθ_jは零であ
り、電気信号Ｅ_jを合成することにより生ずる電気信号T
otalＥ_jの振幅は零である。つまり、電気信号TotalＥ_j
は各すだれ状電極Ｒ_X11，Ｒ_X12，Ｒ_X13，Ｒ_X14，
Ｒ_X21，Ｒ_X22，Ｒ_X23およびＲ_X24において検出されるこ
とはない。図４の駆動回路において、すだれ状電極
Ｔ_Y0，Ｔ_Y1およびＴ_Y2から電極周期長Ｐにほぼ対応する
周波数の電気信号を入力すると、圧電基板１の各すだれ
状電極が設けられた方の板面の表面近傍に電極周期長Ｐ
とほぼ等しい波長を有する弾性表面波が励振される。す
だれ状電極Ｔ_Y0によって励振された弾性表面波はすだれ
状電極Ｒ_Y0によって位相θ_baseを有する電気信号に変換
され、すだれ状電極Ｒ_Y0から出力され、増幅器Ａ_Yによ
って増幅される。増幅された電気信号の一部はスイッ
チ切り替え器５の入力端に入力され、残部は４つの位
相比較器３の入力端に接続される。スイッチ切り替え器
５はコンピュータ４の指令によってスイッチＷ₁および
Ｗ₂を交互に切り替え、電気信号をすだれ状電極Ｔ_X1
およびＴ_Y1と、すだれ状電極Ｔ_X2およびＴ_Y2に交互に入
力する。すだれ状電極Ｔ_Y1によって励振された弾性表面
波は、すだれ状電極Ｒ_Y11，Ｒ_Y12，Ｒ_Y13およびＲ_Y14そ
れぞれによって位相θ_j（ｊ＝１，２，……，χ）を有
する電気信号Ｅ_j（ｊ＝１，２，……，χ）に変換さ
れ、すだれ状電極Ｔ_Y2によって励振された弾性表面波
は、すだれ状電極Ｒ_Y21，Ｒ_Y22，Ｒ_Y23およびＲ_Y24それ
ぞれによって位相θ_j（ｊ＝１，２，……，χ）を有す
る電気信号Ｅ_j（ｊ＝１，２，……，χ）に変換され
る。電気信号Ｅ_jは電極周期長Ｐにほぼ対応する周波数
を有する。位相θ_jを合成することにより生ずる位相Tot
alθ_jは零であり、電気信号Ｅ_jを合成することにより生
ずる電気信号TotalＥ_jの振幅は零である。つまり、電気
信号TotalＥ_jは各すだれ状電極Ｒ_Y11，Ｒ_Y12，Ｒ_Y13，
Ｒ_Y14，Ｒ_Y21，Ｒ_Y22，Ｒ_Y23およびＲ_Y24において検出
されることはない。本実施例の超音波タッチパネルで
は、圧電基板１の各すだれ状電極が設けられた方の板面
上において、すだれ状電極Ｔ_X1およびＴ_X2と、すだれ状
電極Ｒ_X11，Ｒ_X12，Ｒ_X13，Ｒ_X14，Ｒ_X21，Ｒ_X22，Ｒ
_X23およびＲ_X24との間に弾性表面波の伝搬路Ｄ_X11，Ｄ
_X12，Ｄ_X13，Ｄ_X14，Ｄ_X21，Ｄ_X22，Ｄ_X23およびＤ_X24
が形成される。同様にして、すだれ状電極Ｔ_Y1およびＴ
_Y2と、すだれ状電極Ｒ_Y11，Ｒ_Y12，Ｒ_Y13，Ｒ_Y14，Ｒ
_Y21，Ｒ_Y22，Ｒ_Y23およびＲ_Y24との間に弾性表面波の伝
搬路Ｄ_Y11，Ｄ_Y12，Ｄ_Y13，Ｄ_Y14，Ｄ_Y21，Ｄ_Y22，Ｄ
_Y23およびＤ_Y24が形成される。各伝搬路はそれぞれ微細
伝搬路Ｚ_j（ｊ＝１，２，……，χ）から成る。第１の
実施例の超音波タッチパネルでは、位相θ_jを位置Ｆ_jに
対応させることが可能である。また、位置Ｆ_jを微細伝
搬路Ｚ_jに対応させることが可能である。もしも、位置
Ｆ_xを接触すると、すだれ状電極Ｒ_X11，Ｒ_X12，Ｒ_X13，
Ｒ_X14，Ｒ_X21，Ｒ_{X2 2}，Ｒ_X23およびＲ_X24のどれかにお
いて位相θを有する電気信号Ｅが出力されるとともに、
すだれ状電極Ｒ_Y11，Ｒ_Y12，Ｒ_Y13，Ｒ_Y14，Ｒ_Y21，Ｒ
_Y22，Ｒ_Y23およびＲ_Y24のどれかにおいて位相θを有す
る電気信号Ｅが出力される。接触位置Ｆ_xは、微細伝搬
路Ｚ_xに対応するとともに、位相θ_xを有する電気信号Ｅ
_xに対応する。このとき、出力電気信号Ｅは電気信号Tot
alＥ_jから電気信号Ｅ_xを除いた成分と等しく（Ｅ＝Tota
lＥ_j−Ｅ_x＝−Ｅ_x）、出力電気信号Ｅの位相θは位相To
talθ_jから位相θ_xを除いた成分と等しくなる（θ＝Tot
alθ_j−θ_x＝−θ_x）。つまり、圧電基板１の板面を接
触しない場合には、電気信号TotalＥ_jは均衡がとれて零
であったものが、接触により超音波の微細伝搬路Ｚ_xが
遮断されると、その微細伝搬路Ｚ_xに対応する弾性表面
波が各すだれ状電極において電気信号Ｅ_xに変換される
ことがないので、全体としての均衡が崩れて位相θを有
する電気信号Ｅが出力されることになる。位相比較器３
は位相θ_baseと位相θとの差（θ_base−θ）を検出し、
コンピュータ４は、この位相差（θ_base−θ）から接触
した微細伝搬路Ｚ_x上の接触位置Ｆ_xを検出する。本実施
例の超音波タッチパネルでは、コンピュータ４は、スイ
ッチ切り替え器５に指令を出してスイッチＷ₁およびＷ₂
を交互に切り替えるとともに、出力電気信号Ｅが検出さ
れた時に接続されていたスイッチＷ₁またはＷ₂を特定す
ることができる。従って、接触位置Ｆ_xに対応する微細
伝搬路Ｚ_xが伝搬路Ｄ_X11，Ｄ_X12，Ｄ_X13，Ｄ_X14，
Ｄ_Y11，Ｄ_Y12，Ｄ_Y13およびＤ_Y14で成るグループに含ま
れるのか、または伝搬路Ｄ_X21，Ｄ_X22，Ｄ_X23，Ｄ_X24，
Ｄ_Y21，Ｄ_Y22，Ｄ_Y23およびＤ_Y24で成るグループに含ま
れるのかが分かる。また、位相差（θ_base−θ）が検出
されたときの位相比較器３を特定することにより、接触
位置Ｆ_xに対応する微細伝搬路Ｚ_xが伝搬路Ｄ_X11および
Ｄ_X21で成る対に含まれるのか、伝搬路Ｄ_X12およびＤ
_X22で成る対に含まれるのか、伝搬路Ｄ_X13およびＤ_X23
で成る対に含まれるのか、伝搬路Ｄ_X14およびＤ_X24で成
る対に含まれるのか、伝搬路Ｄ_Y11およびＤ_Y21で成る対
に含まれるのか、伝搬路Ｄ_Y12およびＤ_Y22で成る対に含
まれるのか、伝搬路Ｄ_Y13およびＤ_Y23で成る対に含まれ
るのか、伝搬路Ｄ_Y14およびＤ_Y24で成る対に含まれるの
かが分かる。このようにして、出力電気信号Ｅが検出さ
れた時に接続されていたスイッチＷ₁またはＷ₂を特定す
るとともに、位相差（θ_base−θ）が検出された位相比
較器３を特定することにより、接触位置Ｆ_xに対応する
微細伝搬路Ｚ_xを含む伝搬路が判明する。さらに、この
位相差（θ_base−θ）から接触位置Ｆ_xを特定すること
ができる。本実施例の超音波タッチパネルでは、超音波
送受波手段Ｘにおける各伝搬路と、超音波送受波手段Ｙ
における各伝搬路とが互いに直交している。従って、互
いに直交するそれらの伝搬路をそれぞれＸ軸およびＹ軸
とする２次元の座標に対応させることができる。超音波
送受波手段Ｘにおける各伝搬路どうしは互いに隣接して
おり、超音波送受波手段Ｙにおける各伝搬路どうしは互
いに隣接している。従って、圧電基板１の板面上にまん
べんなく弾性表面波を伝搬させることができるので、よ
り細密な接触位置の検出が可能であり、圧電基板１の板
面上を隙間なく利用できる。図５は圧電基板１上の接触
位置Ｆ_xと、超音波送受波手段ＸまたはＹにおける位相
比較器３で検出される位相差（θ_base−θ）との関係を
示す特性図である。但し、位置Ｆ_xとＦ_x-1との距離は
０．５ｍｍとした。位置Ｆ_xが零から１２ｍｍの間であ
るのはすだれ状電極Ｔ_X1，Ｔ_X2，Ｔ_Y1およびＴ_Y2の電極
交差幅Ｌが１２ｍｍであることによる。位置Ｆ_xと位相
差（θ_base−θ）との間には良好な線形性があることが
分かる。このようにして、位相差（θ_base−θ）から接
触した位置Ｆ_xを判別することが可能となる。

【発明の効果】本発明の超音波タッチパネルは、圧電基
板と、超音波送受波手段ＸおよびＹと、その超音波送受
波手段ＸおよびＹに接続された情報処理部から成る簡単
な構造を有する。各超音波送受波手段はすだれ状電極Ｔ
₀，Ｒ₀，Ｔ_i（ｉ＝１，２，……，Ｎ）および少なくと
も２組のすだれ状電極Ｒ_i1およびＲ_i2（ｉ＝１，２，…
…，Ｎ）から成る。各すだれ状電極は圧電基板の一方の
板面上に設けられ、すだれ状電極Ｒ₀はすだれ状電極Ｔ₀
に対向し、すだれ状電極Ｒ_i1およびＲ_i2は各すだれ状電
極Ｔ_iに対向している。圧電基板の厚さはすだれ状電極
Ｔ₀，Ｔ_iおよびＲ₀の電極周期長Ｐの３倍以上の値を有
する。すだれ状電極Ｔ₀およびＲ₀の電極指の方向は互い
に平行である。すだれ状電極Ｒ_i1およびＲ_i2の電極指の
方向は、すだれ状電極Ｔ_iの電極指の方向に対し角αの
傾きを有する。すだれ状電極Ｒ_i1およびＲ_i2の電極指に
直交する方向での電極指の周期長Ｐ_Nは、電極周期長Ｐ
とcosαとの積に等しくなるような大きさに設定され
る。各すだれ状電極Ｒ_i1およびＲ_i2の電極指の方向での
交差幅Ｌ_Pの合計は、すだれ状電極Ｔ_iの電極交差幅Ｌと
secαとの積にほぼ等しくなるような大きさに設定され
る。本発明の超音波タッチパネルでは、電極周期長Ｐに
ほぼ対応する周波数の電気信号をすだれ状電極Ｔ₀およ
びＴ_iに入力することにより、圧電基板の各すだれ状電
極が設けられた方の板面の表面近傍に電極周期長Ｐとほ
ぼ等しい波長を有する弾性表面波を励振することができ
る。すだれ状電極Ｔ₀によって励振された弾性表面波は
すだれ状電極Ｒ₀によって位相θ_baseを有する電気信号
に変換され、すだれ状電極Ｒ₀から出力される。すだれ
状電極Ｔ_iによって励振された弾性表面波は、各すだれ
状電極Ｒ_i1およびＲ_i2によって位相θ_j（ｊ＝１，２，
……，χ）を有する電気信号Ｅ_j（ｊ＝１，２，……，
χ）にそれぞれ変換される。電気信号Ｅ_jは電極周期長
Ｐにほぼ対応する周波数を有する。圧電基板として圧電
セラミックを採用し、その圧電セラミックの分極軸の方
向と厚さ方向とを平行にする構造を採用することによ
り、圧電基板の各すだれ状電極が設けられた方の板面の
表面近傍に効率よく弾性表面波を励振することができ、
また、その弾性表面波を出力用すだれ状電極において効
率よく電気信号に変換することを可能にしている。但
し、位相θ_jを合成することにより生ずる位相Totalθ_j
は零となり、電気信号Ｅ_jを合成することにより生ずる
電気信号TotalＥ_jの振幅は零となることから、電気信号
TotalＥ_jは各すだれ状電極Ｒ_i1およびＲ_i2において検出
されることはない。本発明の超音波タッチパネルでは、
圧電基板の各すだれ状電極が設けられた方の板面上にお
いて、すだれ状電極Ｔ_iおよびＲ_i1は弾性表面波の伝搬
路Ｄ_i1（ｉ＝１，２，……，Ｎ）を形成し、すだれ状電
極Ｔ_iおよびＲ_i2は弾性表面波の伝搬路Ｄ_i2（ｉ＝１，
２，……，Ｎ）を形成する。伝搬路Ｄ_i1およびＤ_i2のそ
れぞれは微細伝搬路Ｚ_j（ｊ＝１，２，……，χ）で成
る。微細伝搬路Ｚ_jはそれぞれ位相θ_jに対応している。
また、圧電基板のどちらか一方の板面上における位置Ｆ
_j（ｊ＝１，２，……，χ）を、微細伝搬路Ｚ_jに対応さ
せることができる。微細伝搬路Ｚ_xに対応する位置Ｆ_xに
人指または物体が接触すると、すだれ状電極Ｒ_i1または
Ｒ_i2のどれかにおいて位相θを有する出力電気信号Ｅが
情報処理部によって検出される。圧電基板の板面を接触
すると超音波の微細伝搬路Ｚ_xが遮断され、その微細伝
搬路Ｚ_xに対応する弾性表面波は各すだれ状電極Ｒ_i1ま
たはＲ_i2において位相θ_xを有する電気信号Ｅ_xに変換さ
れることがないので、全体としての均衡が崩れて各すだ
れ状電極Ｒ_i1またはＲ_i2において出力電気信号Ｅが検出
されることになる。従って、出力電気信号Ｅは電気信号
TotalＥ_jから電気信号Ｅ_xを除いた成分と等しくなり、
出力電気信号Ｅの位相θは位相Totalθ_jから位相θ_xを
除いた成分と等しくなる。本発明の超音波タッチパネル
の情報処理部では、電気信号Ｅを出力したすだれ状電極
Ｒ_i1またはＲ_i2を判別することと、位相θ_{ba se}と位相θ
との差を検出することにより、微細伝搬路Ｚ_xに対応す
る接触位置Ｆ_xを特定している。本発明の超音波タッチ
パネルでは、すだれ状電極Ｔ_iにそれぞれ対応するスイ
ッチＷ_i（ｉ＝１，２，……，Ｎ）を備えることが可能
である。スイッチＷ_iの出力端はそれぞれすだれ状電極
Ｔ_iの入力端に接続され、各すだれ状電極Ｒ_i1の出力端
は互いに１つの接続点Ｑ₁で接続され、各すだれ状電極
Ｒ_i2の出力端は互いに１つの接続点Ｑ₂で接続される。
このとき、情報処理部はまず第１に、スイッチＷ_iを順
次に所定の周期で断続する機能を有する。第２に、位置
Ｆ_xに人指または物体が接触したことを、接続点Ｑ₁また
はＱ₂において位相θを有する電気信号Ｅが出力される
ことにより感知する。第３に、出力電気信号Ｅが検出さ
れた接続点Ｑ₁またはＱ₂を判別する。第４に、出力電気
信号Ｅが検出された時に接続されていたスイッチＷ_iを
特定する。そして第５に、位相θ_baseと位相θとの差を
検出することにより、微細伝搬路Ｚ_xに対応する接触位
置Ｆ_xを特定する。本発明の超音波タッチパネルでは、
超音波送受波手段Ｘにおける伝搬路Ｄ_i1およびＤ_i2と、
超音波送受波手段Ｙにおける伝搬路Ｄ_i1およびＤ_i2とを
互いに直交させる構造を採用することにより、互いに直
交するそれらの伝搬路をそれぞれＸ軸およびＹ軸とする
２次元の座標に対応させることが可能となる。また、伝
搬路Ｄ_i1およびＤ_i2を互いに隣接させるかまたは一部分
を重複させる構造、すなわち、伝搬路Ｄ_i1，Ｄ_i2，Ｄ
_(i+1)1，Ｄ_(i+1)2……，が互いに隣接するかまたは一部
分が重複した構造を採用することにより、圧電基板の板
面上にまんべんなく弾性表面波を伝搬させることができ
る。さらに、超音波送受波手段Ｘにおけるすだれ状電極
Ｔ₀とＲ₀との間の弾性表面波の伝搬路を遅延素子とする
発振器を構成することが可能である。このとき、超音波
送受波手段Ｘにおけるすだれ状電極Ｒ₀の出力端は、超
音波送受波手段ＸおよびＹにおけるそれぞれのすだれ状
電極Ｔ₀の入力端に増幅器Ａ_Xを介して接続される。この
ようにして、低電圧で、低消費電力駆動が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の超音波タッチパネルの一実施例を示す
平面図。

【図２】図１の超音波タッチパネルの部分拡大平面図。

【図３】すだれ状電極Ｒ_X11を示す平面図。

【図４】図１の超音波タッチパネルの駆動回路を示す
図。

【図５】圧電基板１上の接触位置Ｆ_xと、超音波送受波
手段ＸまたはＹにおける位相比較器３で検出される位相
差（θ_base−θ）との関係を示す特性図。

【符号の説明】

１ 圧電基板 ２ 情報処理部 ３ 位相比較器 ４ コンピュータ ５ スイッチ切り替え器 Ａ_X，Ａ_Y 増幅器 ＡＭＰ 増幅器 Ｗ₁，Ｗ₂ スイッチ Ｔ_X0，Ｒ_X0，Ｔ_Y0，Ｒ_Y0 すだれ状電極 Ｔ_X1，Ｔ_X2，Ｔ_Y1，Ｔ_Y2 すだれ状電極 Ｒ_X11，Ｒ_X12，Ｒ_X13，Ｒ_X14，Ｒ_X21，Ｒ_X22，Ｒ_X23，
Ｒ_X24 すだれ状電極 Ｒ_Y11，Ｒ_Y12，Ｒ_Y13，Ｒ_Y14，Ｒ_Y21，Ｒ_Y22，Ｒ_Y23，
Ｒ_Y24 すだれ状電極

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧電基板と、超音波送受波手段Ｘおよび
   Ｙと、前記超音波送受波手段ＸおよびＹに接続された情
   報処理部から成る超音波タッチパネルであって、 前記各超音波送受波手段は１組の入力用すだれ状電極Ｔ
   ₀と、Ｎ組の入力用すだれ状電極Ｔ_i（ｉ＝１，２，…
   …，Ｎ）と、前記すだれ状電極Ｔ₀に対応する出力用す
   だれ状電極Ｒ₀と、前記各すだれ状電極Ｔ_iにそれぞれ対
   応する少なくとも２組の出力用すだれ状電極Ｒ_i1および
   Ｒ_i2（ｉ＝１，２，……，Ｎ）から成り、 前記圧電基板の厚さは前記すだれ状電極Ｔ₀，Ｔ_iおよび
   Ｒ₀の電極周期長Ｐの３倍以上の値を有し、 前記すだれ状電極Ｔ₀およびＴ_iは前記圧電基板の一方の
   板面上に設けられ、前記すだれ状電極Ｒ₀は前記圧電基
   板の前記一方の板面上の前記すだれ状電極Ｔ₀に対向す
   る部分に設けられ、前記すだれ状電極Ｒ_i1およびＲ_i2は
   前記圧電基板の前記一方の板面上の前記各すだれ状電極
   Ｔ_iに対向する部分に設けられており、 前記すだれ状電極Ｒ₀の電極指の方向と、前記すだれ状
   電極Ｔ₀の電極指の方向は互いに平行で、 前記すだれ状電極Ｒ_i1およびＲ_i2の電極指の方向と、前
   記すだれ状電極Ｔ_iの電極指の方向とは互いに平行でな
   く、前記すだれ状電極Ｒ_i1およびＲ_i2の電極指の方向
   は、前記すだれ状電極Ｔ_iの電極指の方向に対し角αの
   傾きを有し、 前記すだれ状電極Ｒ_i1およびＲ_i2の電極指に直交する方
   向での電極指の周期長Ｐ_Nは、前記電極周期長Ｐとcosα
   との積に等しく、 前記すだれ状電極Ｔ₀およびＴ_iは、前記電極周期長Ｐに
   ほぼ対応する周波数の電気信号を入力されることによ
   り、前記圧電基板の前記一方の板面の表面近傍に前記電
   極周期長Ｐとほぼ等しい波長を有する弾性表面波を励振
   し、 前記すだれ状電極Ｒ₀は前記すだれ状電極Ｔ₀によって励
   振された前記弾性表面波を位相θ_baseを有する電気信号
   に変換して出力し、 前記各すだれ状電極Ｒ_i1およびＲ_i2は、前記すだれ状電
   極Ｔ_iによって励振された前記弾性表面波を、位相θ
   _j（ｊ＝１，２，……，χ）を有する電気信号Ｅ_j（ｊ＝
   １，２，……，χ）にそれぞれ変換し、 前記電気信号Ｅ_jは前記電極周期長Ｐにほぼ対応する周
   波数を有し、 前記位相θ_jを合成することにより生ずる位相Totalθ_j
   は零であり、前記電気信号Ｅ_jを合成することにより生
   ずる電気信号TotalＥ_jの振幅は零であって、前記電気信
   号TotalＥ_jは前記各すだれ状電極Ｒ_i1およびＲ_i2におい
   て検出されることはなく、 前記すだれ状電極Ｔ_iおよびＲ_i1は前記圧電基板の前記
   一方の板面上に弾性表面波の伝搬路Ｄ_i1（ｉ＝１，２，
   ……，Ｎ）を形成し、前記各伝搬路Ｄ_i1はそれぞれ微細
   伝搬路Ｚ_j（ｊ＝１，２，……，χ）で成り、 前記すだれ状電極Ｔ_iおよびＲ_i2は前記圧電基板の前記
   一方の板面上に弾性表面波の伝搬路Ｄ_i2（ｉ＝１，２，
   ……，Ｎ）を形成し、前記各伝搬路Ｄ_i2はそれぞれ微細
   伝搬路Ｚ_j（ｊ＝１，２，……，χ）で成り、 前記圧電基板の前記一方の板面上における位置Ｆ_j（ｊ
   ＝１，２，……，χ）は、前記微細伝搬路Ｚ_jに対応
   し、 前記微細伝搬路Ｚ_jは前記位相θ_jに対応し、 前記情報処理部は、微細伝搬路Ｚ_xに対応する位置Ｆ_xに
   人指または物体が接触したことを、前記すだれ状電極Ｒ
   _i1またはＲ_i2のどれかにおいて位相θを有する電気信号
   Ｅが出力されることにより感知し、前記接触位置Ｆ
   _xを、前記電気信号Ｅを出力した前記すだれ状電極Ｒ_i1
   またはＲ_i2を判別することと、前記位相θ_{ba se}と前記位
   相θとの差を検出することにより特定し、 前記接触位置Ｆ_xは位相θ_xを有する電気信号Ｅ_xに対応
   し、前記出力電気信号Ｅは前記電気信号TotalＥ_jから前
   記電気信号Ｅ_xを除いた成分と等しく、前記位相θは前
   記位相Totalθ_jから前記位相θ_xを除いた成分と等しい
   超音波タッチパネル。
2. 【請求項２】 前記すだれ状電極Ｔ_iにそれぞれ対応す
   るスイッチＷ_i（ｉ＝１，２，……，Ｎ）を含む超音波
   タッチパネルであって、 前記スイッチＷ_iの出力端はそれぞれ前記すだれ状電極
   Ｔ_iの入力端に接続されており、 前記各すだれ状電極Ｒ_i1の出力端は互いに１つの接続点
   Ｑ₁で接続され、 前記各すだれ状電極Ｒ_i2の出力端は互いに１つの接続点
   Ｑ₂で接続され、 前記情報処理部は前記スイッチＷ_iを順次に所定の周期
   で断続し、前記位置Ｆ_xに人指または物体が接触したこ
   とを、前記接続点Ｑ₁またはＱ₂において位相θを有する
   電気信号Ｅが出力されることにより感知し、前記接触位
   置Ｆ_xを、前記出力電気信号Ｅが検出された前記接続点
   Ｑ₁またはＱ₂を判別することと、前記出力電気信号Ｅが
   検出された時に接続されていた前記スイッチＷ_iを特定
   することと、前記位相θ_baseと前記位相θとの差を検出
   することにより特定する請求項１に記載の超音波タッチ
   パネル。
3. 【請求項３】 前記各すだれ状電極Ｒ_i1およびＲ_i2の電
   極指の方向での交差幅Ｌ_Pの合計は、前記すだれ状電極
   Ｔ_iの電極交差幅Ｌとsecαとの積にほぼ等しい請求項１
   または２に記載の超音波タッチパネル。
4. 【請求項４】 前記超音波送受波手段Ｘにおける前記伝
   搬路Ｄ_i1およびＤ_i2と、前記超音波送受波手段Ｙにおけ
   る前記伝搬路Ｄ_i1およびＤ_i2とは互いに直交している請
   求項１，２または３に記載の超音波タッチパネル。
5. 【請求項５】 前記伝搬路Ｄ_i1およびＤ_i2は互いに隣接
   するかまたは一部分を重複させている請求項１，２，３
   または４に記載の超音波タッチパネル。
6. 【請求項６】 前記超音波送受波手段Ｘにおける前記す
   だれ状電極Ｔ₀とＲ₀との間の弾性表面波の伝搬路を遅延
   素子とする発振器が構成されていて、 前記超音波送受波手段Ｘにおける前記すだれ状電極Ｒ₀
   の出力端は、前記超音波送受波手段ＸおよびＹにおける
   それぞれの前記すだれ状電極Ｔ₀の入力端に増幅器Ａ_Xを
   介して接続されている請求項１，２，３，４または５に
   記載の超音波タッチパネル。
7. 【請求項７】 前記圧電基板が圧電セラミックで成り、
   該圧電セラミックの分極軸の方向は該圧電セラミックの
   厚さ方向と平行である請求項１，２，３，４，５または
   ６に記載の超音波タッチパネル。