JPH1055245A - 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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- JPH1055245A JPH1055245A JP22936096A JP22936096A JPH1055245A JP H1055245 A JPH1055245 A JP H1055245A JP 22936096 A JP22936096 A JP 22936096A JP 22936096 A JP22936096 A JP 22936096A JP H1055245 A JPH1055245 A JP H1055245A
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- piezoelectric
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 パネルへの軽い手つきやパネルへの少量の異
物の付着などによる影響を受けずに、接触したことを感
知すること。 【解決手段】 電極Ｔ1と接地電極ＧTとの間および電極
Ｔ2と接地電極ＧTとの間に位相差を有する電気信号ＥT1
およびＥT2を移相器ＳTを介して入力すると、一方向性
を有する弾性波が２層構造部ＬTに励振される。その弾
性波はアクリル板１中を経て２層構造部ＬRに伝搬さ
れ、電極Ｒ1と接地電極ＧRとの間および電極Ｒ2と接地
電極ＧRとの間から電気信号ＥR1およびＥR2として出力
され、移相器ＳRを介することにより位相差が零の単一
の電気信号ＥRとして検出される。アクリル板１上を接
触すると、電気信号ＥRが消滅または減衰する。
物の付着などによる影響を受けずに、接触したことを感
知すること。 【解決手段】 電極Ｔ1と接地電極ＧTとの間および電極
Ｔ2と接地電極ＧTとの間に位相差を有する電気信号ＥT1
およびＥT2を移相器ＳTを介して入力すると、一方向性
を有する弾性波が２層構造部ＬTに励振される。その弾
性波はアクリル板１中を経て２層構造部ＬRに伝搬さ
れ、電極Ｒ1と接地電極ＧRとの間および電極Ｒ2と接地
電極ＧRとの間から電気信号ＥR1およびＥR2として出力
され、移相器ＳRを介することにより位相差が零の単一
の電気信号ＥRとして検出される。アクリル板１上を接
触すると、電気信号ＥRが消滅または減衰する。
Description
【発明の属する技術分野】本発明はすだれ状電極を備え
た圧電板が非圧電板に固着されることにより、その非圧
電板に人指または物体が所定の値を越える圧力で接触し
たことを検出する超音波タッチパネルに関する。
た圧電板が非圧電板に固着されることにより、その非圧
電板に人指または物体が所定の値を越える圧力で接触し
たことを検出する超音波タッチパネルに関する。
【従来の技術】従来のタッチパネルには抵抗膜を用いる
方法と超音波を用いる方法が主に挙げられる。抵抗膜を
用いる方法は透明導電性フィルム（抵抗膜）に接触する
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
ことを利用したものであり、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。ま
た、パネルの大面積化が難しいという欠点を有する。超
音波を用いる方法は予め弾性表面波を励振させておいた
非圧電板に接触することによりその弾性表面波が減衰す
るということを利用したものである。非圧電板に弾性表
面波を励振する従来の方法としては、バルク波振動子を
用いたくさび形トランスデューサにより間接的に励振す
る方法、圧電薄膜トランスデューサにより直接的に励振
する方法等が挙げられる。くさび形トランスデューサは
超音波による非破壊検査等に用いられているが、くさび
角の工作精度の問題等から比較的低い周波数領域におい
てのみ用いられる。圧電薄膜トランスデューサはＺｎＯ
等の圧電薄膜を基板に蒸着しすだれ状電極により弾性表
面波を励振する方法で、すだれ状電極の構成により種々
の伝送特性を示すことから高周波デバイスとして用いら
れるが、ＵＨＦ，ＶＨＦ帯に限られるとともに加工性や
量産性に問題がある。このようにして、従来のタッチパ
ネルでは応答時間、感度、耐久性、工作精度、加工性、
量産性および使用しやすさ等の点で問題があり、使用周
波数領域も制限されている。そこで、これらの問題点を
解決する超音波タッチパネルが本願発明者により特願平
４−２１８３３６等で出願された。この超音波タッチパ
ネルは、圧電薄板とすだれ状電極とから成る超音波デバ
イスを非圧電板の一方の板面に少なくとも２つ設けて成
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、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人指
または物体による接触が感知される。しかし、このよう
な弾性表面波を用いる方法では、電磁ノイズの影響を受
けにくいことからパネルの大面積化が容易である等の長
所を有するものの、パネルに接触する際の接触圧の大小
に左右されることなく応答が起こることから、高感度で
ある反面、誤動作しやすく使用しにくいという短所を有
する。たとえば、ほんの軽くパネルに手を触れた程度で
は応答せずに入力ペンのペン先でパネルに接触したとき
にのみ応答があるようなパネルの実現は難しい。また、
パネルへの少量の異物の付着などによる影響を受け易
い。さらに、この超音波タッチパネルではすだれ状電極
の電極指に垂直な双方向に均等に超音波が励振されるこ
とから、少なくとも超音波エネルギーの半分を浪費して
いたことになるばかりでなく、圧電薄板の厚さによって
は不要信号を引き起こすもととなっていた。
方法と超音波を用いる方法が主に挙げられる。抵抗膜を
用いる方法は透明導電性フィルム（抵抗膜）に接触する
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
ことを利用したものであり、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。ま
た、パネルの大面積化が難しいという欠点を有する。超
音波を用いる方法は予め弾性表面波を励振させておいた
非圧電板に接触することによりその弾性表面波が減衰す
るということを利用したものである。非圧電板に弾性表
面波を励振する従来の方法としては、バルク波振動子を
用いたくさび形トランスデューサにより間接的に励振す
る方法、圧電薄膜トランスデューサにより直接的に励振
する方法等が挙げられる。くさび形トランスデューサは
超音波による非破壊検査等に用いられているが、くさび
角の工作精度の問題等から比較的低い周波数領域におい
てのみ用いられる。圧電薄膜トランスデューサはＺｎＯ
等の圧電薄膜を基板に蒸着しすだれ状電極により弾性表
面波を励振する方法で、すだれ状電極の構成により種々
の伝送特性を示すことから高周波デバイスとして用いら
れるが、ＵＨＦ，ＶＨＦ帯に限られるとともに加工性や
量産性に問題がある。このようにして、従来のタッチパ
ネルでは応答時間、感度、耐久性、工作精度、加工性、
量産性および使用しやすさ等の点で問題があり、使用周
波数領域も制限されている。そこで、これらの問題点を
解決する超音波タッチパネルが本願発明者により特願平
４−２１８３３６等で出願された。この超音波タッチパ
ネルは、圧電薄板とすだれ状電極とから成る超音波デバ
イスを非圧電板の一方の板面に少なくとも２つ設けて成
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、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人指
または物体による接触が感知される。しかし、このよう
な弾性表面波を用いる方法では、電磁ノイズの影響を受
けにくいことからパネルの大面積化が容易である等の長
所を有するものの、パネルに接触する際の接触圧の大小
に左右されることなく応答が起こることから、高感度で
ある反面、誤動作しやすく使用しにくいという短所を有
する。たとえば、ほんの軽くパネルに手を触れた程度で
は応答せずに入力ペンのペン先でパネルに接触したとき
にのみ応答があるようなパネルの実現は難しい。また、
パネルへの少量の異物の付着などによる影響を受け易
い。さらに、この超音波タッチパネルではすだれ状電極
の電極指に垂直な双方向に均等に超音波が励振されるこ
とから、少なくとも超音波エネルギーの半分を浪費して
いたことになるばかりでなく、圧電薄板の厚さによって
は不要信号を引き起こすもととなっていた。
【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るばかりで
なく、超音波エネルギーの浪費や不要信号の発生等にも
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、パネ
ルへの軽い手つきやパネルへの少量の異物の付着などに
よる影響を受けることのない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。
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るばかりで
なく、超音波エネルギーの浪費や不要信号の発生等にも
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、パネ
ルへの軽い手つきやパネルへの少量の異物の付着などに
よる影響を受けることのない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、少なくとも１組のすだれ状電極ＩTを
備えた圧電板ＰTと、少なくとも１組のすだれ状電極ＩR
を備えた圧電板ＰRとを非圧電板の一方の板面に設けて
成る超音波タッチパネルであって、前記すだれ状電極Ｉ
Tは前記圧電板ＰTの一方の板面に設けられ、前記すだれ
状電極ＩRは前記圧電板ＰRの一方の板面に設けられてお
り、前記圧電板ＰTは前記圧電板ＰTの前記一方の板面ま
たはもう一方の板面を介して前記非圧電板に固着され、
前記圧電板ＰRは前記圧電板ＰRの前記一方の板面または
もう一方の板面を介して前記非圧電板に固着されてい
て、前記すだれ状電極ＩTは、前記すだれ状電極ＩTの電
極周期長ｐにほぼ対応する周波数の電気信号を入力され
ることにより、前記圧電板ＰTと前記非圧電板とから成
る２層構造部ＬTに前記すだれ状電極ＩTの前記電極周期
長ｐとほぼ等しい波長を有する弾性波を励振し、該弾性
波を前記非圧電板中に伝搬させ、前記２層構造部ＬTに
励振される前記弾性波はＳ0モードおよび１次以上の高
次モードの波で、前記２層構造部ＬTに励振される前記
弾性波の位相速度は、前記弾性波の波数Ｋと前記圧電板
ＰTの厚さＤとの積ＫＤが零の場合のＳ0モードの弾性波
の位相速度Ｖkd=0とほぼ等しく、前記すだれ状電極ＩR
は、前記非圧電板中に伝搬した前記弾性波を前記圧電板
ＰRと前記非圧電板とから成る２層構造部ＬRに伝搬さ
せ、前記２層構造部ＬRに伝搬された弾性波を前記すだ
れ状電極ＩRの電極周期長ｐにほぼ対応する周波数の電
気信号に変換して出力し、前記２層構造部ＬRに伝搬し
た前記弾性波の波長は前記すだれ状電極ＩRの前記電極
周期長ｐとほぼ等しく、前記２層構造部ＬRに伝搬した
前記弾性波の位相速度は、前記弾性波の波数Ｋと前記圧
電板ＰRの厚さＤとの積ＫＤが零の場合のＳ0モードの弾
性波の位相速度Ｖkd=0とほぼ等しく、前記各圧電板の厚
さＤは前記各電極周期長ｐとほぼ等しいかまたはそれ以
下であり、前記非圧電板の厚さは前記各圧電板の厚さＤ
とほぼ等しいかまたはそれ以上で、前記各圧電板の厚さ
Ｄのほぼ２．５倍以下であり、前記非圧電板単体に伝搬
する弾性波の位相速度は、前記各圧電板単体に伝搬する
弾性波の位相速度よりも小さく、前記非圧電板の前記一
方の板面またはもう一方の板面に人指または物体が所定
の値を越える圧力で接触したことを、前記すだれ状電極
ＩRに出力される前記電気信号の大きさから検出する。
請求項２に記載の超音波タッチパネルは、１組のすだれ
状電極Ｔおよび接地電極ＧTを備えた圧電板ＰTと、１組
のすだれ状電極Ｒおよび接地電極ＧRを備えた圧電板ＰR
と、非圧電板と、移相器ＳTと、移相器ＳRとを備えて成
る超音波タッチパネルであって、前記すだれ状電極Ｔは
前記圧電板ＰTの一方の板面に設けられ、前記接地電極
ＧTは前記圧電板ＰTのもう一方の板面に設けられてお
り、前記圧電板ＰTは前記接地電極ＧTを介して前記非圧
電板の一方の板面に固着されていて、前記すだれ状電極
Ｒは前記圧電板ＰRの一方の板面に設けられ、前記接地
電極ＧRは前記圧電板ＰRのもう一方の板面に設けられて
おり、前記圧電板ＰRは前記接地電極ＧRを介して前記非
圧電板の前記一方の板面に固着されていて、前記すだれ
状電極Ｔは、電極Ｔ1およびＴ2から成り、前記電極Ｔ1
の電極指と前記電極Ｔ2の電極指との間の距離には２種
類あり、前記電極Ｔ1およびＴ2の入力端は前記移相器Ｓ
Tに並列に接続され、前記移相器ＳTは少なくともコイル
Ｌ1を含み、前記すだれ状電極Ｔおよび前記接地電極ＧT
は、前記電極Ｔ1と前記接地電極ＧTとの間および前記電
極Ｔ2と前記接地電極ＧTとの間に位相差２πｙを有する
電気信号ＥT1およびＥT2を前記移相器ＳTを介して入力
されることにより、前記圧電板ＰTと前記非圧電板とか
ら成る２層構造部ＬTに弾性波を励振し、該弾性波を前
記非圧電板中に伝搬させ、前記電気信号ＥT1およびＥT2
の周波数は前記すだれ状電極Ｔの電極周期長ｐにほぼ対
応しており、前記２層構造部ＬTに励振される前記弾性
波はＳ0モードおよび１次以上の高次モードの波で、前
記２層構造部ＬTに励振される前記弾性波の波長は前記
すだれ状電極Ｔの前記電極周期長ｐとほぼ等しく、前記
２層構造部ＬTに励振される前記弾性波の位相速度は、
前記弾性波の波数Ｋと前記圧電板ＰTの厚さＤとの積Ｋ
Ｄが零の場合のＳ0モードの弾性波の位相速度Ｖkd=0と
ほぼ等しく、前記すだれ状電極Ｒは、電極Ｒ1およびＲ2
から成り、前記電極Ｒ1の電極指と前記電極Ｒ2の電極指
との間の距離には２種類あり、前記電極Ｒ1およびＲ2の
出力端は前記移相器ＳRに並列に接続され、前記移相器
ＳRは少なくともコイルＬ2を含み、前記すだれ状電極Ｒ
および前記接地電極ＧRは、前記非圧電板中に伝搬され
ている弾性波を前記圧電板ＰRと前記非圧電板とから成
る２層構造部ＬRに伝搬させ、該２層構造部ＬRに伝搬し
た弾性波を位相差２πｙを有する電気信号ＥR1およびＥ
R2として前記電極Ｒ1と前記接地電極ＧRとの間および前
記電極Ｒ2と前記接地電極ＧRとの間から出力し、前記移
相器ＳRは前記電気信号ＥR1およびＥR2を同じ位相の電
気信号ＥRに合成して出力し、前記電気信号ＥR1および
ＥR2の周波数は前記すだれ状電極Ｒの電極周期長ｐにほ
ぼ対応しており、前記２層構造部ＬRに伝搬した前記弾
性波の波長は前記すだれ状電極ＩRの前記電極周期長ｐ
とほぼ等しく、前記２層構造部ＬRに伝搬した前記弾性
波の位相速度は、前記弾性波の波数Ｋと前記圧電板ＰR
の厚さＤとの積ＫＤが零の場合のＳ0モードの弾性波の
位相速度Ｖkd=0とほぼ等しく、前記各圧電板の厚さＤは
前記各電極周期長ｐとほぼ等しいかまたはそれ以下であ
り、前記非圧電板の厚さは前記各圧電板の厚さＤとほぼ
等しいかまたはそれ以上で、前記各圧電板の厚さＤのほ
ぼ２．５倍以下であり、前記非圧電板単体に伝搬する弾
性波の位相速度は、前記各圧電板単体に伝搬する弾性波
の位相速度よりも小さく、前記非圧電板の前記一方の板
面またはもう一方の板面に人指または物体が所定の値を
越える圧力で接触したことを、前記移相器ＳRに出力さ
れる前記電気信号ＥRの大きさから検出する。請求項３
に記載の超音波タッチパネルは、前記電極Ｔ1の電極指
と前記電極Ｔ2の電極指との間の距離のうち短い方の距
離ｘｐにおいて、ｘ＜１／２で、同時に、前記電気信号
ＥT1とＥT2との間の前記位相差２πｙにおいて、ｘ＋ｙ
＝±１／２が成り立ち、前記電極Ｒ1の電極指と前記電
極Ｒ2の電極指との間の距離のうち短い方の距離ｘｐに
おいて、ｘ＜１／２で、同時に、前記電気信号ＥR1とＥ
R2との間の前記位相差２πｙにおいて、ｘ＋ｙ＝±１／
２が成り立つ。請求項４に記載の超音波タッチパネル
は、前記各圧電板が圧電セラミックで成り、該圧電セラ
ミックの分極軸の方向は該圧電セラミックの厚さ方向と
平行である。請求項５に記載の超音波タッチパネルは、
前記各圧電板がＰＶＤＦその他の圧電性高分子化合物で
成る。請求項６に記載の超音波タッチパネルは、前記非
圧電板がアクリルその他の高分子化合物で成る。
タッチパネルは、少なくとも１組のすだれ状電極ＩTを
備えた圧電板ＰTと、少なくとも１組のすだれ状電極ＩR
を備えた圧電板ＰRとを非圧電板の一方の板面に設けて
成る超音波タッチパネルであって、前記すだれ状電極Ｉ
Tは前記圧電板ＰTの一方の板面に設けられ、前記すだれ
状電極ＩRは前記圧電板ＰRの一方の板面に設けられてお
り、前記圧電板ＰTは前記圧電板ＰTの前記一方の板面ま
たはもう一方の板面を介して前記非圧電板に固着され、
前記圧電板ＰRは前記圧電板ＰRの前記一方の板面または
もう一方の板面を介して前記非圧電板に固着されてい
て、前記すだれ状電極ＩTは、前記すだれ状電極ＩTの電
極周期長ｐにほぼ対応する周波数の電気信号を入力され
ることにより、前記圧電板ＰTと前記非圧電板とから成
る２層構造部ＬTに前記すだれ状電極ＩTの前記電極周期
長ｐとほぼ等しい波長を有する弾性波を励振し、該弾性
波を前記非圧電板中に伝搬させ、前記２層構造部ＬTに
励振される前記弾性波はＳ0モードおよび１次以上の高
次モードの波で、前記２層構造部ＬTに励振される前記
弾性波の位相速度は、前記弾性波の波数Ｋと前記圧電板
ＰTの厚さＤとの積ＫＤが零の場合のＳ0モードの弾性波
の位相速度Ｖkd=0とほぼ等しく、前記すだれ状電極ＩR
は、前記非圧電板中に伝搬した前記弾性波を前記圧電板
ＰRと前記非圧電板とから成る２層構造部ＬRに伝搬さ
せ、前記２層構造部ＬRに伝搬された弾性波を前記すだ
れ状電極ＩRの電極周期長ｐにほぼ対応する周波数の電
気信号に変換して出力し、前記２層構造部ＬRに伝搬し
た前記弾性波の波長は前記すだれ状電極ＩRの前記電極
周期長ｐとほぼ等しく、前記２層構造部ＬRに伝搬した
前記弾性波の位相速度は、前記弾性波の波数Ｋと前記圧
電板ＰRの厚さＤとの積ＫＤが零の場合のＳ0モードの弾
性波の位相速度Ｖkd=0とほぼ等しく、前記各圧電板の厚
さＤは前記各電極周期長ｐとほぼ等しいかまたはそれ以
下であり、前記非圧電板の厚さは前記各圧電板の厚さＤ
とほぼ等しいかまたはそれ以上で、前記各圧電板の厚さ
Ｄのほぼ２．５倍以下であり、前記非圧電板単体に伝搬
する弾性波の位相速度は、前記各圧電板単体に伝搬する
弾性波の位相速度よりも小さく、前記非圧電板の前記一
方の板面またはもう一方の板面に人指または物体が所定
の値を越える圧力で接触したことを、前記すだれ状電極
ＩRに出力される前記電気信号の大きさから検出する。
請求項２に記載の超音波タッチパネルは、１組のすだれ
状電極Ｔおよび接地電極ＧTを備えた圧電板ＰTと、１組
のすだれ状電極Ｒおよび接地電極ＧRを備えた圧電板ＰR
と、非圧電板と、移相器ＳTと、移相器ＳRとを備えて成
る超音波タッチパネルであって、前記すだれ状電極Ｔは
前記圧電板ＰTの一方の板面に設けられ、前記接地電極
ＧTは前記圧電板ＰTのもう一方の板面に設けられてお
り、前記圧電板ＰTは前記接地電極ＧTを介して前記非圧
電板の一方の板面に固着されていて、前記すだれ状電極
Ｒは前記圧電板ＰRの一方の板面に設けられ、前記接地
電極ＧRは前記圧電板ＰRのもう一方の板面に設けられて
おり、前記圧電板ＰRは前記接地電極ＧRを介して前記非
圧電板の前記一方の板面に固着されていて、前記すだれ
状電極Ｔは、電極Ｔ1およびＴ2から成り、前記電極Ｔ1
の電極指と前記電極Ｔ2の電極指との間の距離には２種
類あり、前記電極Ｔ1およびＴ2の入力端は前記移相器Ｓ
Tに並列に接続され、前記移相器ＳTは少なくともコイル
Ｌ1を含み、前記すだれ状電極Ｔおよび前記接地電極ＧT
は、前記電極Ｔ1と前記接地電極ＧTとの間および前記電
極Ｔ2と前記接地電極ＧTとの間に位相差２πｙを有する
電気信号ＥT1およびＥT2を前記移相器ＳTを介して入力
されることにより、前記圧電板ＰTと前記非圧電板とか
ら成る２層構造部ＬTに弾性波を励振し、該弾性波を前
記非圧電板中に伝搬させ、前記電気信号ＥT1およびＥT2
の周波数は前記すだれ状電極Ｔの電極周期長ｐにほぼ対
応しており、前記２層構造部ＬTに励振される前記弾性
波はＳ0モードおよび１次以上の高次モードの波で、前
記２層構造部ＬTに励振される前記弾性波の波長は前記
すだれ状電極Ｔの前記電極周期長ｐとほぼ等しく、前記
２層構造部ＬTに励振される前記弾性波の位相速度は、
前記弾性波の波数Ｋと前記圧電板ＰTの厚さＤとの積Ｋ
Ｄが零の場合のＳ0モードの弾性波の位相速度Ｖkd=0と
ほぼ等しく、前記すだれ状電極Ｒは、電極Ｒ1およびＲ2
から成り、前記電極Ｒ1の電極指と前記電極Ｒ2の電極指
との間の距離には２種類あり、前記電極Ｒ1およびＲ2の
出力端は前記移相器ＳRに並列に接続され、前記移相器
ＳRは少なくともコイルＬ2を含み、前記すだれ状電極Ｒ
および前記接地電極ＧRは、前記非圧電板中に伝搬され
ている弾性波を前記圧電板ＰRと前記非圧電板とから成
る２層構造部ＬRに伝搬させ、該２層構造部ＬRに伝搬し
た弾性波を位相差２πｙを有する電気信号ＥR1およびＥ
R2として前記電極Ｒ1と前記接地電極ＧRとの間および前
記電極Ｒ2と前記接地電極ＧRとの間から出力し、前記移
相器ＳRは前記電気信号ＥR1およびＥR2を同じ位相の電
気信号ＥRに合成して出力し、前記電気信号ＥR1および
ＥR2の周波数は前記すだれ状電極Ｒの電極周期長ｐにほ
ぼ対応しており、前記２層構造部ＬRに伝搬した前記弾
性波の波長は前記すだれ状電極ＩRの前記電極周期長ｐ
とほぼ等しく、前記２層構造部ＬRに伝搬した前記弾性
波の位相速度は、前記弾性波の波数Ｋと前記圧電板ＰR
の厚さＤとの積ＫＤが零の場合のＳ0モードの弾性波の
位相速度Ｖkd=0とほぼ等しく、前記各圧電板の厚さＤは
前記各電極周期長ｐとほぼ等しいかまたはそれ以下であ
り、前記非圧電板の厚さは前記各圧電板の厚さＤとほぼ
等しいかまたはそれ以上で、前記各圧電板の厚さＤのほ
ぼ２．５倍以下であり、前記非圧電板単体に伝搬する弾
性波の位相速度は、前記各圧電板単体に伝搬する弾性波
の位相速度よりも小さく、前記非圧電板の前記一方の板
面またはもう一方の板面に人指または物体が所定の値を
越える圧力で接触したことを、前記移相器ＳRに出力さ
れる前記電気信号ＥRの大きさから検出する。請求項３
に記載の超音波タッチパネルは、前記電極Ｔ1の電極指
と前記電極Ｔ2の電極指との間の距離のうち短い方の距
離ｘｐにおいて、ｘ＜１／２で、同時に、前記電気信号
ＥT1とＥT2との間の前記位相差２πｙにおいて、ｘ＋ｙ
＝±１／２が成り立ち、前記電極Ｒ1の電極指と前記電
極Ｒ2の電極指との間の距離のうち短い方の距離ｘｐに
おいて、ｘ＜１／２で、同時に、前記電気信号ＥR1とＥ
R2との間の前記位相差２πｙにおいて、ｘ＋ｙ＝±１／
２が成り立つ。請求項４に記載の超音波タッチパネル
は、前記各圧電板が圧電セラミックで成り、該圧電セラ
ミックの分極軸の方向は該圧電セラミックの厚さ方向と
平行である。請求項５に記載の超音波タッチパネルは、
前記各圧電板がＰＶＤＦその他の圧電性高分子化合物で
成る。請求項６に記載の超音波タッチパネルは、前記非
圧電板がアクリルその他の高分子化合物で成る。
【発明の実施の形態】本発明の超音波タッチパネルの第
１の構造は、少なくとも１組のすだれ状電極ＩTを備え
た圧電板ＰTと、少なくとも１組のすだれ状電極ＩRを備
えた圧電板ＰRとを非圧電板の一方の板面に設けて成る
ものである。このとき、すだれ状電極ＩTは圧電板ＰTの
一方の板面に設けられている。圧電板ＰTはこのすだれ
状電極ＩTが設けられた方の板面またはもう一方の板面
を介して非圧電板に固着されている。すだれ状電極ＩR
は圧電板ＰRの一方の板面に設けられている。圧電板ＰR
はこのすだれ状電極ＩRが設けられた方の板面またはも
う一方の板面を介して非圧電板に固着されている。すだ
れ状電極ＩTの電極周期長ｐにほぼ対応する周波数の電
気信号をすだれ状電極ＩTに入力する構造を採用するこ
とにより、その電極周期長ｐとほぼ等しい波長を有する
弾性波を圧電板ＰTと、非圧電板のうち圧電板ＰTに対応
する部分とから成る２層構造部ＬTに励振させ、２層構
造部ＬTに励振された弾性波を非圧電板中に伝搬させる
ことができる。このとき、２層構造部ＬTに励振される
弾性波はＳ0モードおよび１次以上の高次モードの波
（つまりＡ0モードを除く波）であって、この２層構造
部ＬTに励振される弾性波の位相速度が、弾性波の波数
Ｋと圧電板ＰTの厚さＤとの積ＫＤが零の場合のＳ0モー
ドの弾性波の位相速度Ｖkd=0とほぼ等しくなるような構
造を採用することにより、すだれ状電極ＩTから加えら
れる電気的エネルギーが弾性波に変換される度合を大き
くすることができるだけでなく、圧電板ＰTと非圧電板
との界面での音響インピーダンスの不整合等によって生
じる反射等を除去することができる。また、圧電板ＰT
の厚さＤをすだれ状電極ＩTの電極周期長ｐとほぼ同じ
かまたはそれ以下にし、非圧電板の厚さを圧電板ＰTの
厚さＤとほぼ同じかまたはそれ以上にするとともに圧電
板ＰTの厚さＤの２．５倍以下にする構造を採用するこ
とにより、２層構造部ＬTに効率よくＳ0モードおよび１
次以上の高次モードの弾性波を励振することが可能とな
る。つまり、すだれ状電極ＩTから加えられる電気的エ
ネルギーが弾性波に変換される度合を増大させることが
できる。非圧電板として、非圧電板単体に伝搬する弾性
波の位相速度が圧電板ＰT単体に伝搬する弾性波の位相
速度よりも小さい物質、たとえばアクリル樹脂その他の
高分子化合物を採用することにより、２層構造部ＬTに
効率よく弾性波を励振し非圧電板中に伝搬させることが
できる。このようにして、低電圧で低消費電力駆動が可
能となる。すだれ状電極ＩTおよびＩRを弾性波の送受波
の指向軸が共通になるように互いに１対１に対を成すよ
うな構造を採用することにより、非圧電板中に伝搬され
ている弾性波を圧電板ＰRと、非圧電板のうち圧電板ＰR
に対応する部分とから成る２層構造部ＬRに伝搬させ、
２層構造部ＬRに伝搬された弾性波をすだれ状電極ＩRか
ら電気信号として出力させることができる。このとき、
２層構造部ＬRに伝搬された弾性波の波長はすだれ状電
極ＩRの電極周期長ｐとほぼ等しい。この弾性波の位相
速度が、弾性波の波数Ｋと圧電板ＰRの厚さＤとの積Ｋ
Ｄが零の場合のＳ0モードの弾性波の位相速度Ｖkd=0と
ほぼ等しくなるような構造を採用することにより、２層
構造部ＬRに伝搬された弾性波がすだれ状電極ＩRにおい
て電気信号に変換される度合を大きくすることができる
だけでなく、圧電板ＰRと非圧電板との界面での音響イ
ンピーダンスの不整合等によって生じる反射等を除去す
ることができる。また、圧電板ＰRの厚さＤをすだれ状
電極ＩRの電極周期長ｐとほぼ同じかまたはそれ以下に
し、非圧電板の厚さを圧電板ＰRの厚さＤとほぼ同じか
またはそれ以上にするとともに圧電板ＰRの厚さＤの
２．５倍以下にする構造を採用することにより、非圧電
板中に伝搬されている弾性波を効率よく２層構造部ＬR
に伝搬させた後、すだれ状電極ＩRから電気信号として
出力させることが可能となり、弾性波が電気信号に変換
される度合を増大させることができる。さらに、非圧電
板として、非圧電板単体に伝搬する弾性波の位相速度が
圧電板ＰR単体に伝搬する弾性波の位相速度よりも小さ
い物質、たとえばアクリル樹脂その他の高分子化合物を
採用することにより、非圧電板中に伝搬されている弾性
波を効率よく２層構造部ＬRに伝搬させることができ
る。本発明の超音波タッチパネルの第２の構造は、１組
のすだれ状電極Ｔおよび接地電極ＧTを備えた圧電板ＰT
と、１組のすだれ状電極Ｒおよび接地電極ＧRを備えた
圧電板ＰRと、非圧電板と、移相器ＳTと、移相器ＳRと
を備えたものである。この場合、すだれ状電極Ｔは圧電
板ＰTの一方の板面に設けられ、接地電極ＧTは圧電板Ｐ
Tのもう一方の板面に設けられている。圧電板ＰTは接地
電極ＧTが設けられた方の板面を介して非圧電板に固着
されている。すだれ状電極Ｒは圧電板ＰRの一方の板面
に設けられ、接地電極ＧRは圧電板ＰRのもう一方の板面
に設けられている。圧電板ＰRは接地電極ＧRが設けられ
た方の板面を介して非圧電板に固着されている。すだれ
状電極Ｔは、電極Ｔ1およびＴ2から成り、電極Ｔ1の電
極指と電極Ｔ2の電極指との間の距離には２種類ある。
すだれ状電極Ｒは、電極Ｒ1およびＲ2から成り、電極Ｒ
1の電極指と電極Ｒ2の電極指との間の距離には２種類あ
る。電極Ｔ1およびＴ2の入力端を移相器ＳTに並列に接
続し、電極Ｔ1と接地電極ＧTとの間および電極Ｔ2と接
地電極ＧTとの間に互いに位相の異なる電気信号ＥT1お
よびＥT2を移相器ＳTを介して入力する構造を採用する
ことにより、２層構造部ＬTに一方向性の弾性波を励振
し、その弾性波を非圧電板中に伝搬させることができ
る。一方向性の弾性波の励振は、よりいっそうの低消費
電力駆動を可能にする。移相器ＳTは少なくとも１つの
コイルＬ1を含むことを必要とし、コイルＬ1は電極Ｔ1
またはＴ2の入力端に接続されている。電気信号ＥT1お
よびＥT2の位相差は２πｙで表わされ、電気信号ＥT1お
よびＥT2の周波数はすだれ状電極Ｔの電極周期長ｐにほ
ぼ対応している。ここで、電極Ｔ1の電極指と電極Ｔ2の
電極指との間の距離のうち短い方の距離ｘｐにおいて、
ｘ＜１／２で、同時に、電気信号ＥT1とＥT2との間の位
相差２πｙにおいて、ｘ＋ｙ＝±１／２が成り立つ場合
には２層構造部ＬTに一方向性の弾性波が励振される。
たとえば、ｘが１／４のときにはｙ＝１／４またはｙ＝
−３／４となる。つまり、距離ｘｐをｐ／４とし、位相
差２πｙをπ／２（９０°）または−３π／２（−２７
０°）とする電気信号ＥT1およびＥT2を入力することに
より、２層構造部ＬTに一方向性の弾性波を励振するこ
とが可能となる。２層構造部ＬTに励振される弾性波は
Ｓ0モードおよび１次以上の高次モードの波であり、こ
の弾性波の波長はすだれ状電極Ｔの電極周期長ｐとほぼ
等しい。また、２層構造部ＬTに励振される弾性波の位
相速度が、弾性波の波数Ｋと圧電板ＰTの厚さＤとの積
ＫＤが零の場合のＳ0モードの弾性波の位相速度Ｖkd=0
とほぼ等しくなるような構造を採用することにより、す
だれ状電極Ｔから加えられる電気的エネルギーが弾性波
に変換される度合を大きくすることができるだけでな
く、圧電板ＰTと非圧電板との界面での音響インピーダ
ンスの不整合等によって生じる反射等を除去することが
できる。また、圧電板ＰTの厚さＤをすだれ状電極Ｔの
電極周期長ｐとほぼ同じかまたはそれ以下にし、非圧電
板の厚さを圧電板ＰTの厚さＤとほぼ同じかまたはそれ
以上にするとともに圧電板ＰTの厚さＤの２．５倍以下
にする構造を採用することにより、２層構造部ＬTに効
率よくＳ0モードおよび１次以上の高次モードの弾性波
を励振することが可能となる。つまり、すだれ状電極Ｔ
から加えられる電気的エネルギーが弾性波に変換される
度合を増大させることができる。さらに、非圧電板とし
て、非圧電板単体に伝搬する弾性波の位相速度が圧電板
ＰT単体に伝搬する弾性波の位相速度よりも小さい物
質、たとえばアクリル樹脂その他の高分子化合物を採用
することにより、２層構造部ＬTに効率よく弾性波を励
振し非圧電板中に伝搬させることができる。このように
して、低電圧で低消費電力駆動が可能となる。電極Ｒ1
およびＲ2の出力端を移相器ＳRに並列に接続する構造を
採用することにより、非圧電板中に伝搬されている弾性
波を２層構造部ＬRに伝搬させ、その２層構造部ＬRに伝
搬した弾性波を位相差２πｙを有する電気信号ＥR1およ
びＥR 2として電極Ｒ1と接地電極ＧRとの間および電極Ｒ
2と接地電極ＧRとの間から出力することができる。移相
器ＳRは少なくとも１つのコイルＬ2を含み、コイルＬ2
は電極Ｒ1またはＲ2の出力端に接続される。出力された
電気信号ＥR1およびＥR 2は移相器ＳRによって同じ位相
の電気信号ＥRに合成される。このとき、電気信号ＥR1
およびＥR2の周波数はすだれ状電極Ｒの電極周期長ｐに
ほぼ対応している。ここで、電極Ｒ1の電極指と電極Ｒ2
の電極指との間の距離のうち短い方の距離ｘｐにおい
て、ｘ＜１／２で、しかも、電気信号ＥR1とＥR2との間
の位相差２πｙにおいて、ｘ＋ｙ＝±１／２の場合に
は、すだれ状電極Ｒおよび接地電極ＧRは２層構造部ＬR
に伝搬している一方向性の弾性波のみを検出して電気信
号ＥR1およびＥR2として出力することを可能にする。た
とえば、ｘが１／４のときにはｙ＝１／４またはｙ＝−
３／４となる。つまり、距離ｘｐをｐ／４とすれば、位
相差２πｙがπ／２（９０°）または−３π／２（−２
７０°）である電気信号ＥR1およびＥR2が電極Ｒ1と接
地電極ＧRとの間および電極Ｒ2と接地電極ＧRとの間か
ら出力される。また、２層構造部ＬRに伝搬した弾性波
はＳ0モードおよび１次以上の高次モードの波である。
この弾性波の波長がすだれ状電極Ｒの電極周期長ｐとほ
ぼ等しくなるように電極周期長ｐを設定し、２層構造部
ＬRに伝搬した弾性波の位相速度が、弾性波の波数Ｋと
圧電板ＰRの厚さＤとの積ＫＤが零の場合のＳ0モードの
弾性波の位相速度Ｖkd=0とほぼ等しくなるような構造を
採用することにより、２層構造部ＬRに伝搬した弾性波
が電気信号ＥR1およびＥR2に変換される度合を大きくす
ることができるだけでなく、圧電板ＰRと非圧電板との
界面での音響インピーダンスの不整合等によって生じる
反射等を除去することができる。また、圧電板ＰRの厚
さＤをすだれ状電極Ｒの電極周期長ｐとほぼ同じかまた
はそれ以下にし、非圧電板の厚さを圧電板ＰRの厚さＤ
とほぼ同じかまたはそれ以上にするとともに圧電板ＰR
の厚さＤの２．５倍以下にする構造を採用することによ
り、非圧電板中に伝搬されている弾性波を効率よく２層
構造部ＬRに伝搬させた後、すだれ状電極Ｒから電気信
号ＥR1およびＥR2として出力させることが可能となる。
さらに、非圧電板として、非圧電板単体に伝搬する弾性
波の位相速度が圧電板ＰR単体に伝搬する弾性波の位相
速度よりも小さい物質、たとえばアクリル樹脂その他の
高分子化合物を採用することにより、非圧電板中に伝搬
されている弾性波を効率よく２層構造部ＬRに伝搬させ
ることができる。本発明の超音波タッチパネルでは、非
圧電板上におけるすだれ状電極ＩTとＩRとの間、または
すだれ状電極ＴとＲとの間が人指または物体に所定の値
を越える圧力で接触されると、弾性波の伝搬路が遮断さ
れるので、弾性波が消滅または減衰する。従って、それ
に伴ってすだれ状電極ＩRに出力される電気信号または
移相器ＳRに出力される電気信号ＥRの大きさも消滅また
は減衰する。つまり、すだれ状電極ＩRに出力される電
気信号または移相器ＳRに出力される電気信号ＥRの大き
さから非圧電板上に接触したかどうかを検出することが
可能となる。この際、弾性波が非圧電板の表面付近では
なく内部を伝搬する波であることから、非圧電板の２つ
の板面のうちどちらの板面を接触することによっても弾
性波が消滅または減衰するので、どちらの板面の使用も
可能である。また、ほんの軽く手を触れた程度では弾性
波は消滅または減衰しないことから、非圧電板上への軽
い手付き等による誤動作を防ぐことができる。このよう
にして、本発明の超音波タッチパネルは非圧電板の両板
面の使用が可能であるばかりでなく、非圧電板上への軽
い手つきや少量の異物の付着などによる影響を受けるこ
とがなく、所定の値を越える圧力で接触したときにのみ
応答があり、しかもその応答時間が短い。従って、入力
ペンのペン先等で所定の値を越える圧力で非圧電板上に
接触したときにのみ応答があるようなタッチパネルの実
現が可能である。また、超音波タッチパネルの第２の構
造では一方向性を有する弾性波の励振が可能なことか
ら、よりいっそうの低消費電力駆動が可能で、不要信号
も少なく高感度である。本発明の超音波タッチパネルの
第１および第２の構造において、圧電板ＰT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、２層構造部ＬTに効率よく弾性波を励振し非圧電板
中に伝搬させることができる。また、圧電板ＰRとして
圧電セラミックを採用し、その圧電セラミックの分極軸
の方向と厚さ方向とを平行にする構造を採用することに
より、非圧電板中に伝搬された弾性波を効率よく２層構
造部ＬRに伝搬させることができる。本発明の超音波タ
ッチパネルの第１および第２の構造において、圧電板Ｐ
T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、２層構造部ＬTに効率よく弾性波を励振
し非圧電板中に伝搬させることができる。また、圧電板
ＰRとしてＰＶＤＦその他の高分子圧電フィルムを採用
することにより、非圧電板中に伝搬された弾性波を効率
よく２層構造部ＬRに伝搬させることができる。
１の構造は、少なくとも１組のすだれ状電極ＩTを備え
た圧電板ＰTと、少なくとも１組のすだれ状電極ＩRを備
えた圧電板ＰRとを非圧電板の一方の板面に設けて成る
ものである。このとき、すだれ状電極ＩTは圧電板ＰTの
一方の板面に設けられている。圧電板ＰTはこのすだれ
状電極ＩTが設けられた方の板面またはもう一方の板面
を介して非圧電板に固着されている。すだれ状電極ＩR
は圧電板ＰRの一方の板面に設けられている。圧電板ＰR
はこのすだれ状電極ＩRが設けられた方の板面またはも
う一方の板面を介して非圧電板に固着されている。すだ
れ状電極ＩTの電極周期長ｐにほぼ対応する周波数の電
気信号をすだれ状電極ＩTに入力する構造を採用するこ
とにより、その電極周期長ｐとほぼ等しい波長を有する
弾性波を圧電板ＰTと、非圧電板のうち圧電板ＰTに対応
する部分とから成る２層構造部ＬTに励振させ、２層構
造部ＬTに励振された弾性波を非圧電板中に伝搬させる
ことができる。このとき、２層構造部ＬTに励振される
弾性波はＳ0モードおよび１次以上の高次モードの波
（つまりＡ0モードを除く波）であって、この２層構造
部ＬTに励振される弾性波の位相速度が、弾性波の波数
Ｋと圧電板ＰTの厚さＤとの積ＫＤが零の場合のＳ0モー
ドの弾性波の位相速度Ｖkd=0とほぼ等しくなるような構
造を採用することにより、すだれ状電極ＩTから加えら
れる電気的エネルギーが弾性波に変換される度合を大き
くすることができるだけでなく、圧電板ＰTと非圧電板
との界面での音響インピーダンスの不整合等によって生
じる反射等を除去することができる。また、圧電板ＰT
の厚さＤをすだれ状電極ＩTの電極周期長ｐとほぼ同じ
かまたはそれ以下にし、非圧電板の厚さを圧電板ＰTの
厚さＤとほぼ同じかまたはそれ以上にするとともに圧電
板ＰTの厚さＤの２．５倍以下にする構造を採用するこ
とにより、２層構造部ＬTに効率よくＳ0モードおよび１
次以上の高次モードの弾性波を励振することが可能とな
る。つまり、すだれ状電極ＩTから加えられる電気的エ
ネルギーが弾性波に変換される度合を増大させることが
できる。非圧電板として、非圧電板単体に伝搬する弾性
波の位相速度が圧電板ＰT単体に伝搬する弾性波の位相
速度よりも小さい物質、たとえばアクリル樹脂その他の
高分子化合物を採用することにより、２層構造部ＬTに
効率よく弾性波を励振し非圧電板中に伝搬させることが
できる。このようにして、低電圧で低消費電力駆動が可
能となる。すだれ状電極ＩTおよびＩRを弾性波の送受波
の指向軸が共通になるように互いに１対１に対を成すよ
うな構造を採用することにより、非圧電板中に伝搬され
ている弾性波を圧電板ＰRと、非圧電板のうち圧電板ＰR
に対応する部分とから成る２層構造部ＬRに伝搬させ、
２層構造部ＬRに伝搬された弾性波をすだれ状電極ＩRか
ら電気信号として出力させることができる。このとき、
２層構造部ＬRに伝搬された弾性波の波長はすだれ状電
極ＩRの電極周期長ｐとほぼ等しい。この弾性波の位相
速度が、弾性波の波数Ｋと圧電板ＰRの厚さＤとの積Ｋ
Ｄが零の場合のＳ0モードの弾性波の位相速度Ｖkd=0と
ほぼ等しくなるような構造を採用することにより、２層
構造部ＬRに伝搬された弾性波がすだれ状電極ＩRにおい
て電気信号に変換される度合を大きくすることができる
だけでなく、圧電板ＰRと非圧電板との界面での音響イ
ンピーダンスの不整合等によって生じる反射等を除去す
ることができる。また、圧電板ＰRの厚さＤをすだれ状
電極ＩRの電極周期長ｐとほぼ同じかまたはそれ以下に
し、非圧電板の厚さを圧電板ＰRの厚さＤとほぼ同じか
またはそれ以上にするとともに圧電板ＰRの厚さＤの
２．５倍以下にする構造を採用することにより、非圧電
板中に伝搬されている弾性波を効率よく２層構造部ＬR
に伝搬させた後、すだれ状電極ＩRから電気信号として
出力させることが可能となり、弾性波が電気信号に変換
される度合を増大させることができる。さらに、非圧電
板として、非圧電板単体に伝搬する弾性波の位相速度が
圧電板ＰR単体に伝搬する弾性波の位相速度よりも小さ
い物質、たとえばアクリル樹脂その他の高分子化合物を
採用することにより、非圧電板中に伝搬されている弾性
波を効率よく２層構造部ＬRに伝搬させることができ
る。本発明の超音波タッチパネルの第２の構造は、１組
のすだれ状電極Ｔおよび接地電極ＧTを備えた圧電板ＰT
と、１組のすだれ状電極Ｒおよび接地電極ＧRを備えた
圧電板ＰRと、非圧電板と、移相器ＳTと、移相器ＳRと
を備えたものである。この場合、すだれ状電極Ｔは圧電
板ＰTの一方の板面に設けられ、接地電極ＧTは圧電板Ｐ
Tのもう一方の板面に設けられている。圧電板ＰTは接地
電極ＧTが設けられた方の板面を介して非圧電板に固着
されている。すだれ状電極Ｒは圧電板ＰRの一方の板面
に設けられ、接地電極ＧRは圧電板ＰRのもう一方の板面
に設けられている。圧電板ＰRは接地電極ＧRが設けられ
た方の板面を介して非圧電板に固着されている。すだれ
状電極Ｔは、電極Ｔ1およびＴ2から成り、電極Ｔ1の電
極指と電極Ｔ2の電極指との間の距離には２種類ある。
すだれ状電極Ｒは、電極Ｒ1およびＲ2から成り、電極Ｒ
1の電極指と電極Ｒ2の電極指との間の距離には２種類あ
る。電極Ｔ1およびＴ2の入力端を移相器ＳTに並列に接
続し、電極Ｔ1と接地電極ＧTとの間および電極Ｔ2と接
地電極ＧTとの間に互いに位相の異なる電気信号ＥT1お
よびＥT2を移相器ＳTを介して入力する構造を採用する
ことにより、２層構造部ＬTに一方向性の弾性波を励振
し、その弾性波を非圧電板中に伝搬させることができ
る。一方向性の弾性波の励振は、よりいっそうの低消費
電力駆動を可能にする。移相器ＳTは少なくとも１つの
コイルＬ1を含むことを必要とし、コイルＬ1は電極Ｔ1
またはＴ2の入力端に接続されている。電気信号ＥT1お
よびＥT2の位相差は２πｙで表わされ、電気信号ＥT1お
よびＥT2の周波数はすだれ状電極Ｔの電極周期長ｐにほ
ぼ対応している。ここで、電極Ｔ1の電極指と電極Ｔ2の
電極指との間の距離のうち短い方の距離ｘｐにおいて、
ｘ＜１／２で、同時に、電気信号ＥT1とＥT2との間の位
相差２πｙにおいて、ｘ＋ｙ＝±１／２が成り立つ場合
には２層構造部ＬTに一方向性の弾性波が励振される。
たとえば、ｘが１／４のときにはｙ＝１／４またはｙ＝
−３／４となる。つまり、距離ｘｐをｐ／４とし、位相
差２πｙをπ／２（９０°）または−３π／２（−２７
０°）とする電気信号ＥT1およびＥT2を入力することに
より、２層構造部ＬTに一方向性の弾性波を励振するこ
とが可能となる。２層構造部ＬTに励振される弾性波は
Ｓ0モードおよび１次以上の高次モードの波であり、こ
の弾性波の波長はすだれ状電極Ｔの電極周期長ｐとほぼ
等しい。また、２層構造部ＬTに励振される弾性波の位
相速度が、弾性波の波数Ｋと圧電板ＰTの厚さＤとの積
ＫＤが零の場合のＳ0モードの弾性波の位相速度Ｖkd=0
とほぼ等しくなるような構造を採用することにより、す
だれ状電極Ｔから加えられる電気的エネルギーが弾性波
に変換される度合を大きくすることができるだけでな
く、圧電板ＰTと非圧電板との界面での音響インピーダ
ンスの不整合等によって生じる反射等を除去することが
できる。また、圧電板ＰTの厚さＤをすだれ状電極Ｔの
電極周期長ｐとほぼ同じかまたはそれ以下にし、非圧電
板の厚さを圧電板ＰTの厚さＤとほぼ同じかまたはそれ
以上にするとともに圧電板ＰTの厚さＤの２．５倍以下
にする構造を採用することにより、２層構造部ＬTに効
率よくＳ0モードおよび１次以上の高次モードの弾性波
を励振することが可能となる。つまり、すだれ状電極Ｔ
から加えられる電気的エネルギーが弾性波に変換される
度合を増大させることができる。さらに、非圧電板とし
て、非圧電板単体に伝搬する弾性波の位相速度が圧電板
ＰT単体に伝搬する弾性波の位相速度よりも小さい物
質、たとえばアクリル樹脂その他の高分子化合物を採用
することにより、２層構造部ＬTに効率よく弾性波を励
振し非圧電板中に伝搬させることができる。このように
して、低電圧で低消費電力駆動が可能となる。電極Ｒ1
およびＲ2の出力端を移相器ＳRに並列に接続する構造を
採用することにより、非圧電板中に伝搬されている弾性
波を２層構造部ＬRに伝搬させ、その２層構造部ＬRに伝
搬した弾性波を位相差２πｙを有する電気信号ＥR1およ
びＥR 2として電極Ｒ1と接地電極ＧRとの間および電極Ｒ
2と接地電極ＧRとの間から出力することができる。移相
器ＳRは少なくとも１つのコイルＬ2を含み、コイルＬ2
は電極Ｒ1またはＲ2の出力端に接続される。出力された
電気信号ＥR1およびＥR 2は移相器ＳRによって同じ位相
の電気信号ＥRに合成される。このとき、電気信号ＥR1
およびＥR2の周波数はすだれ状電極Ｒの電極周期長ｐに
ほぼ対応している。ここで、電極Ｒ1の電極指と電極Ｒ2
の電極指との間の距離のうち短い方の距離ｘｐにおい
て、ｘ＜１／２で、しかも、電気信号ＥR1とＥR2との間
の位相差２πｙにおいて、ｘ＋ｙ＝±１／２の場合に
は、すだれ状電極Ｒおよび接地電極ＧRは２層構造部ＬR
に伝搬している一方向性の弾性波のみを検出して電気信
号ＥR1およびＥR2として出力することを可能にする。た
とえば、ｘが１／４のときにはｙ＝１／４またはｙ＝−
３／４となる。つまり、距離ｘｐをｐ／４とすれば、位
相差２πｙがπ／２（９０°）または−３π／２（−２
７０°）である電気信号ＥR1およびＥR2が電極Ｒ1と接
地電極ＧRとの間および電極Ｒ2と接地電極ＧRとの間か
ら出力される。また、２層構造部ＬRに伝搬した弾性波
はＳ0モードおよび１次以上の高次モードの波である。
この弾性波の波長がすだれ状電極Ｒの電極周期長ｐとほ
ぼ等しくなるように電極周期長ｐを設定し、２層構造部
ＬRに伝搬した弾性波の位相速度が、弾性波の波数Ｋと
圧電板ＰRの厚さＤとの積ＫＤが零の場合のＳ0モードの
弾性波の位相速度Ｖkd=0とほぼ等しくなるような構造を
採用することにより、２層構造部ＬRに伝搬した弾性波
が電気信号ＥR1およびＥR2に変換される度合を大きくす
ることができるだけでなく、圧電板ＰRと非圧電板との
界面での音響インピーダンスの不整合等によって生じる
反射等を除去することができる。また、圧電板ＰRの厚
さＤをすだれ状電極Ｒの電極周期長ｐとほぼ同じかまた
はそれ以下にし、非圧電板の厚さを圧電板ＰRの厚さＤ
とほぼ同じかまたはそれ以上にするとともに圧電板ＰR
の厚さＤの２．５倍以下にする構造を採用することによ
り、非圧電板中に伝搬されている弾性波を効率よく２層
構造部ＬRに伝搬させた後、すだれ状電極Ｒから電気信
号ＥR1およびＥR2として出力させることが可能となる。
さらに、非圧電板として、非圧電板単体に伝搬する弾性
波の位相速度が圧電板ＰR単体に伝搬する弾性波の位相
速度よりも小さい物質、たとえばアクリル樹脂その他の
高分子化合物を採用することにより、非圧電板中に伝搬
されている弾性波を効率よく２層構造部ＬRに伝搬させ
ることができる。本発明の超音波タッチパネルでは、非
圧電板上におけるすだれ状電極ＩTとＩRとの間、または
すだれ状電極ＴとＲとの間が人指または物体に所定の値
を越える圧力で接触されると、弾性波の伝搬路が遮断さ
れるので、弾性波が消滅または減衰する。従って、それ
に伴ってすだれ状電極ＩRに出力される電気信号または
移相器ＳRに出力される電気信号ＥRの大きさも消滅また
は減衰する。つまり、すだれ状電極ＩRに出力される電
気信号または移相器ＳRに出力される電気信号ＥRの大き
さから非圧電板上に接触したかどうかを検出することが
可能となる。この際、弾性波が非圧電板の表面付近では
なく内部を伝搬する波であることから、非圧電板の２つ
の板面のうちどちらの板面を接触することによっても弾
性波が消滅または減衰するので、どちらの板面の使用も
可能である。また、ほんの軽く手を触れた程度では弾性
波は消滅または減衰しないことから、非圧電板上への軽
い手付き等による誤動作を防ぐことができる。このよう
にして、本発明の超音波タッチパネルは非圧電板の両板
面の使用が可能であるばかりでなく、非圧電板上への軽
い手つきや少量の異物の付着などによる影響を受けるこ
とがなく、所定の値を越える圧力で接触したときにのみ
応答があり、しかもその応答時間が短い。従って、入力
ペンのペン先等で所定の値を越える圧力で非圧電板上に
接触したときにのみ応答があるようなタッチパネルの実
現が可能である。また、超音波タッチパネルの第２の構
造では一方向性を有する弾性波の励振が可能なことか
ら、よりいっそうの低消費電力駆動が可能で、不要信号
も少なく高感度である。本発明の超音波タッチパネルの
第１および第２の構造において、圧電板ＰT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、２層構造部ＬTに効率よく弾性波を励振し非圧電板
中に伝搬させることができる。また、圧電板ＰRとして
圧電セラミックを採用し、その圧電セラミックの分極軸
の方向と厚さ方向とを平行にする構造を採用することに
より、非圧電板中に伝搬された弾性波を効率よく２層構
造部ＬRに伝搬させることができる。本発明の超音波タ
ッチパネルの第１および第２の構造において、圧電板Ｐ
T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、２層構造部ＬTに効率よく弾性波を励振
し非圧電板中に伝搬させることができる。また、圧電板
ＰRとしてＰＶＤＦその他の高分子圧電フィルムを採用
することにより、非圧電板中に伝搬された弾性波を効率
よく２層構造部ＬRに伝搬させることができる。
【実施例】図１は本発明の超音波タッチパネルの第１の
実施例を示す断面図である。本実施例はすだれ状電極
Ｔ、Ｒ、接地電極ＧT、ＧR、圧電磁器板ＰT、ＰR、移相
器ＳT、ＳRおよびアクリル板１から成る。すだれ状電極
Ｔ、Ｒ、接地電極ＧTおよびＧRはアルミニウム薄膜で成
る。圧電磁器板ＰTおよびＰRはともに厚さ４００μｍの
ＴＤＫ製１０１Ａ材（製品名）で成る。アクリル板１は
厚さ１ｍｍのアクリル樹脂で成る。すだれ状電極Ｔは圧
電磁器板ＰT上に設けられ、すだれ状電極Ｒは圧電磁器
板ＰR上に設けられ、圧電磁器板ＰTおよびＰRは厚さ約
２０μｍのエポキシ系樹脂によってアクリル板１上に固
着されている。各圧電磁器板単体を伝搬する弾性波の横
波の速度は２４５０ｍ／ｓであり、縦波の速度は４３９
０ｍ／ｓである。アクリル板１単体を伝搬する弾性波の
横波の速度は１４６１ｍ／ｓであり、縦波の速度は２７
１８ｍ／ｓであって、各圧電磁器板単体を伝搬する弾性
波の横波速度および縦波速度それぞれのほぼ０．６倍で
ある。図２は図１の超音波タッチパネルの部分斜視図で
あり、図１の超音波タッチパネルの入力側部分を示すも
のである。入力側部分はすだれ状電極Ｔ、接地電極
ＧT、圧電磁器板ＰT、移相器ＳTおよびアクリル板１を
含む。出力側部分はすだれ状電極Ｒ、接地電極ＧR、圧
電磁器板ＰR、移相器ＳRおよびアクリル板１を含む。出
力側部分も入力側部分と同様の構造を有し、すだれ状電
極Ｒ、接地電極ＧR、圧電磁器板ＰRおよび移相器ＳRは
それぞれすだれ状電極Ｔ、接地電極ＧT、圧電磁器板ＰT
および移相器ＳTに対応する。すだれ状電極ＴおよびＲ
はともに１０対の電極指を有する正規型のものであり、
電極周期長ｐは４６０μｍである。すだれ状電極Ｔは電
極Ｔ1およびＴ2から成る。すだれ状電極Ｒは電極Ｒ1お
よびＲ2から成り、電極Ｒ1およびＲ2は電極Ｔ1およびＴ
2に対応している。電極Ｔ1の電極指と電極Ｔ2の電極指
との間の距離には２種類あり、そのうち短い方の距離ｘ
ｐは１１５μｍである。同様にして、電極Ｒ1の電極指
と電極Ｒ2の電極指との間の距離には２種類あり、その
うち短い方の距離ｘｐは１１５μｍである。移相器ＳT
はコイルＬ1を含み、移相器ＳRはコイルＬ2を含み、コ
イルＬ2はコイルＬ1に対応している。図１の超音波タッ
チパネルの駆動時、電極Ｔ1と接地電極ＧTとの間および
電極Ｔ2と接地電極ＧTとの間に位相差が９０°または−
２７０°の電気信号ＥT1およびＥT2を移相器ＳTを介し
て入力すると、電気信号ＥT1およびＥT2の周波数のうち
すだれ状電極Ｔの示す中心周波数とその近傍の周波数の
電気信号のみが一方向性を有する弾性波に変換されて圧
電磁器板ＰTとアクリル板１とから成る２層構造部ＬTを
伝搬し、さらにその弾性波はアクリル板１中に伝搬され
る。アクリル板１中に伝搬された弾性波は圧電磁器板Ｐ
Rとアクリル板１とから成る２層構造部ＬRに伝搬され、
その２層構造部ＬRに伝搬された弾性波のうちすだれ状
電極Ｒの示す中心周波数とその近傍の周波数の弾性波の
みが位相差が９０°または−２７０°の電気信号ＥR1お
よびＥR2に変換されて、電極Ｒ1と接地電極ＧRとの間お
よび電極Ｒ2と接地電極ＧRとの間から出力される。出力
された電気信号ＥR1およびＥR2は移相器ＳRを介するこ
とにより位相差が零の単一の電気信号ＥRとして検出さ
れる。つまり、移相器ＳRを介することにより２つの電
気信号ＥR1およびＥR 2が合成されて単一の電気信号ＥR
となり強度が増大することから、超音波の検出感度が増
大される。アクリル板１の２つの板面のうちどちらか一
方を人指または物体によって所定の値を越える圧力で接
触すると、すだれ状電極ＴとＲとの間の弾性波の伝搬路
が遮断されるので、弾性波が消滅または減衰する。従っ
て、それに伴ってすだれ状電極Ｒに出力される電気信号
も消滅または減衰する。つまり、移相器ＳRから出力さ
れる電気信号ＥRも消滅または減衰する。このようにし
て、移相器ＳRから出力される電気信号ＥRの大きさから
アクリル板１上に接触したかどうかを検出することが可
能となる。この際、弾性波がアクリル板１の表面付近で
はなく内部を伝搬する波であることから、アクリル板１
の２つの板面のうちどちらの板面を接触することによっ
ても弾性波が消滅または減衰するので、どちらの板面の
使用も可能である。また、ほんの軽く手を触れた程度で
は弾性波は消滅または減衰しないことから、アクリル板
１上への軽い手付き等による誤動作を防ぐことができ
る。図３は圧電磁器板ＰT単体に伝搬する弾性波の位相
速度を示す特性図であり、弾性波の波数Ｋと圧電磁器板
ＰTの厚さＤとの積（ＫＤ）に対する各モードの位相速
度を示す図である。図４は図１の２層構造部ＬTを伝搬
する弾性波の速度分散曲線を示す特性図であり、ＫＤ値
に対する各モードの位相速度を示す図である。図５は図
１の２層構造部ＬTにおける圧電磁器板ＰTの異なる２つ
の電気的境界条件下での位相速度差から算出した電気機
械結合係数Ｋ2とＫＤ値との関係を示す特性図である。
但し、図５はＳ2モードについての特性図を示す。図１
の２層構造部ＬTにはＳ0モードおよび１次（Ａ1および
Ｓ1）以上の高次モードの弾性波が効率よく励振される
ことが確認されている。Ｓ2モードについては、ＫＤ値
が約１．４のときにＫ2は最大値の約６．４％を示す。
つまり、すだれ状電極Ｔに加えられる電気的エネルギー
がＳ2モードの弾性波に最も変換されやすいのはＫＤ値
が約１．４のときであることが分かる。ここでのＫ2値
は、弾性表面波用の圧電基板として実用域にあるＬｉＮ
ｂＯ3単結晶が５％程度の値であることと比較しても評
価に値することが明らかである。また、図４および５よ
り、Ｋ2が最大値を示す位相速度は、弾性波の波数Ｋと
圧電磁器板ＰTの厚さＤとの積ＫＤが零の場合のＳ0モー
ドの弾性波の位相速度Ｖkd=0とほぼ等しいことが分か
る。図６は図１の２層構造部ＬTにおける圧電磁器板ＰT
の異なる２つの電気的境界条件下での位相速度差から算
出した電気機械結合係数Ｋ2とＫＤ値との関係を示す特
性図である。但し、図６はＳ4モードについての特性図
を示す。ＫＤ値が約２．１のときにＫ2は最大値の約
７．０％を示す。つまり、すだれ状電極Ｔに加えられる
電気的エネルギーがＳ4モードの弾性波に最も変換され
やすいのはＫＤ値が約２．１のときであることが分か
る。また、Ｋ2が最大値を示す位相速度は、位相速度Ｖ
kd=0とほぼ等しい。図７は図１の２層構造部ＬTにおけ
る圧電磁器板ＰTの異なる２つの電気的境界条件下での
位相速度差から算出した電気機械結合係数Ｋ2とＫＤ値
との関係を示す特性図である。但し、図７はＡ5モード
についての特性図を示す。ＫＤ値が約２．６のときにＫ
2は最大値の約７．６％を示す。つまり、すだれ状電極
Ｔに加えられる電気的エネルギーがＡ5モードの弾性波
に最も変換されやすいのはＫＤ値が約２．６のときであ
ることが分かる。また、Ｋ2が最大値を示す位相速度
は、位相速度Ｖkd=0とほぼ等しい。図８は図７における
Ｋ2の最大値近傍のＫＤ値（２．６）での変位分布を示
す特性図である。縦軸は２層構造部ＬTの深さを規格化
した値で示したもので、圧電磁器板ＰTとアクリル板１
との界面は深さが零の場合に相当する。横軸は変位を規
格化した値で示したものである。アクリル板１の内部に
Ａ5モードの弾性波が効率よく伝搬することが分かる。
図９は本発明の超音波タッチパネルの第２の実施例を示
す断面図である。本実施例はすだれ状電極ＩT、ＩR、圧
電磁器板ＰT、ＰRおよびアクリル板１から成る。すだれ
状電極ＩTおよびＩRはアルミニウム薄膜で成る。すだれ
状電極ＩTは圧電磁器板ＰT上に設けられ、圧電磁器板Ｐ
Tはそのすだれ状電極ＩTが設けられた方の板面を介して
厚さ約２０μｍのエポキシ系樹脂によってアクリル板１
上に固着されている。すだれ状電極ＩRは圧電磁器板ＰR
上に設けられ、圧電磁器板ＰRはそのすだれ状電極ＩRが
設けられた方の板面を介して厚さ約２０μｍのエポキシ
系樹脂によってアクリル板１上に固着されている。図１
０は図９の超音波タッチパネルの部分斜視図であり、図
９の超音波タッチパネルの入力側部分を示すものであ
る。入力側部分はすだれ状電極ＩT、圧電磁器板ＰTおよ
びアクリル板１を含む。出力側部分も入力側部分と同様
の構造を有し、すだれ状電極ＩRおよび圧電磁器板ＰRは
それぞれすだれ状電極ＩTおよび圧電磁器板ＰTに対応す
る。すだれ状電極ＩTおよびＩRはともに１０対の電極指
を有する正規型のものであり、電極周期長ｐは４６０μ
ｍである。すだれ状電極ＩTから電気信号を入力すると
その電気信号の周波数のうちすだれ状電極ＩTの示す中
心周波数とその近傍の周波数の電気信号のみが弾性波に
変換されて２層構造部ＬTを伝搬し、さらにその弾性波
はアクリル板１中に伝搬される。アクリル板１中に伝搬
された弾性波は２層構造部ＬRに伝搬され、その２層構
造部ＬRに伝搬された弾性波のうちすだれ状電極ＩRの示
す中心周波数とその近傍の周波数の弾性波のみが電気信
号に変換されてすだれ状電極ＩRから出力される。図９
の超音波タッチパネルではすだれ状電極ＩTは圧電磁器
板ＰTとアクリル板１との界面に、すだれ状電極ＩRは圧
電磁器板ＰRとアクリル板１との界面に設けられた構造
を有するが、すだれ状電極ＩTが圧電磁器板ＰTの空気側
板面に、すだれ状電極ＩRが圧電磁器板ＰRの空気側板面
に設けられた構造においても同様な効果が見られた。図
１および図９の２つの超音波タッチパネルを比較した場
合、図１の方がより低消費電力で低電圧駆動が可能であ
り、しかも感度がよい。図１１は本発明の超音波タッチ
パネルの第３の実施例を示す断面図である。本実施例は
図１の超音波タッチパネルのアクリル板１がアクリル板
２に置き換わったものである。アクリル板２は厚さ４０
０μｍで、アクリル板１と同様な材質で成る。圧電磁器
板ＰTとアクリル板２は２層構造部ＬTを形成し、圧電磁
器板ＰRとアクリル板２は２層構造部ＬRを形成する。図
１２は図１１の２層構造部ＬTを伝搬する弾性波の速度
分散曲線を示す特性図であり、ＫＤ値に対する各モード
の位相速度を示す図である。図１３は図１１の２層構造
部ＬTにおける圧電磁器板ＰTの異なる２つの電気的境界
条件下での位相速度差から算出したＫ2値とＫＤ値との
関係を示す特性図である。但し、図１３はＳ1モードに
ついての特性図を示す。ＫＤ値が１．８近傍のときにＫ
2は最大値の約７．６％を示す。つまり、すだれ状電極
Ｔに加えられる電気的エネルギーがＳ1モードの弾性波
に最も変換されやすいのはＫＤ値が１．８近傍のときで
あることが分かる。また、図１２および１３より、Ｋ2
が最大値を示す位相速度は、位相速度Ｖkd=0とほぼ等し
いことがわかる。図１４は図１１の２層構造部ＬTにお
ける圧電磁器板ＰTの異なる２つの電気的境界条件下で
の位相速度差から算出したＫ2値とＫＤ値との関係を示
す特性図である。但し、図１４はＡ3モードについての
特性図を示す。ＫＤ値が約３．１のときにＫ2は最大値
の約７．５％を示す。つまり、すだれ状電極Ｔに加えら
れる電気的エネルギーがＡ3モードの弾性波に最も変換
されやすいのはＫＤ値が約３．１のときであることが分
かる。また、Ｋ2が最大値を示す位相速度は、位相速度
Ｖkd=0とほぼ等しい。図１５は本発明の超音波タッチパ
ネルの第４の実施例を示す断面図である。本実施例は図
９の超音波タッチパネルのアクリル板１がアクリル板２
に置き換わったものである。すだれ状電極ＩTから電気
信号を入力するとその電気信号の周波数のうちすだれ状
電極ＩTの示す中心周波数とその近傍の周波数の電気信
号のみが弾性波に変換されて２層構造部ＬTを伝搬し、
さらにその弾性波はアクリル板２中に伝搬される。アク
リル板２中に伝搬された弾性波は２層構造部ＬRに伝搬
され、その２層構造部ＬRに伝搬された弾性波のうちす
だれ状電極ＩRの示す中心周波数とその近傍の周波数の
弾性波のみが電気信号に変換されてすだれ状電極ＩRか
ら出力される。図１５の超音波タッチパネルではすだれ
状電極ＩTは圧電磁器板ＰTとアクリル板２との界面に、
すだれ状電極ＩRは圧電磁器板ＰRとアクリル板２との界
面に設けられた構造を有するが、すだれ状電極ＩTが圧
電磁器板ＰTの空気側板面に、すだれ状電極ＩRが圧電磁
器板ＰRの空気側板面に設けられた構造においても同様
な効果が見られた。図１１および図１５の２つの超音波
タッチパネルを比較した場合、図１１の方がより低消費
電力で低電圧駆動が可能であり、しかも感度がよい。
実施例を示す断面図である。本実施例はすだれ状電極
Ｔ、Ｒ、接地電極ＧT、ＧR、圧電磁器板ＰT、ＰR、移相
器ＳT、ＳRおよびアクリル板１から成る。すだれ状電極
Ｔ、Ｒ、接地電極ＧTおよびＧRはアルミニウム薄膜で成
る。圧電磁器板ＰTおよびＰRはともに厚さ４００μｍの
ＴＤＫ製１０１Ａ材（製品名）で成る。アクリル板１は
厚さ１ｍｍのアクリル樹脂で成る。すだれ状電極Ｔは圧
電磁器板ＰT上に設けられ、すだれ状電極Ｒは圧電磁器
板ＰR上に設けられ、圧電磁器板ＰTおよびＰRは厚さ約
２０μｍのエポキシ系樹脂によってアクリル板１上に固
着されている。各圧電磁器板単体を伝搬する弾性波の横
波の速度は２４５０ｍ／ｓであり、縦波の速度は４３９
０ｍ／ｓである。アクリル板１単体を伝搬する弾性波の
横波の速度は１４６１ｍ／ｓであり、縦波の速度は２７
１８ｍ／ｓであって、各圧電磁器板単体を伝搬する弾性
波の横波速度および縦波速度それぞれのほぼ０．６倍で
ある。図２は図１の超音波タッチパネルの部分斜視図で
あり、図１の超音波タッチパネルの入力側部分を示すも
のである。入力側部分はすだれ状電極Ｔ、接地電極
ＧT、圧電磁器板ＰT、移相器ＳTおよびアクリル板１を
含む。出力側部分はすだれ状電極Ｒ、接地電極ＧR、圧
電磁器板ＰR、移相器ＳRおよびアクリル板１を含む。出
力側部分も入力側部分と同様の構造を有し、すだれ状電
極Ｒ、接地電極ＧR、圧電磁器板ＰRおよび移相器ＳRは
それぞれすだれ状電極Ｔ、接地電極ＧT、圧電磁器板ＰT
および移相器ＳTに対応する。すだれ状電極ＴおよびＲ
はともに１０対の電極指を有する正規型のものであり、
電極周期長ｐは４６０μｍである。すだれ状電極Ｔは電
極Ｔ1およびＴ2から成る。すだれ状電極Ｒは電極Ｒ1お
よびＲ2から成り、電極Ｒ1およびＲ2は電極Ｔ1およびＴ
2に対応している。電極Ｔ1の電極指と電極Ｔ2の電極指
との間の距離には２種類あり、そのうち短い方の距離ｘ
ｐは１１５μｍである。同様にして、電極Ｒ1の電極指
と電極Ｒ2の電極指との間の距離には２種類あり、その
うち短い方の距離ｘｐは１１５μｍである。移相器ＳT
はコイルＬ1を含み、移相器ＳRはコイルＬ2を含み、コ
イルＬ2はコイルＬ1に対応している。図１の超音波タッ
チパネルの駆動時、電極Ｔ1と接地電極ＧTとの間および
電極Ｔ2と接地電極ＧTとの間に位相差が９０°または−
２７０°の電気信号ＥT1およびＥT2を移相器ＳTを介し
て入力すると、電気信号ＥT1およびＥT2の周波数のうち
すだれ状電極Ｔの示す中心周波数とその近傍の周波数の
電気信号のみが一方向性を有する弾性波に変換されて圧
電磁器板ＰTとアクリル板１とから成る２層構造部ＬTを
伝搬し、さらにその弾性波はアクリル板１中に伝搬され
る。アクリル板１中に伝搬された弾性波は圧電磁器板Ｐ
Rとアクリル板１とから成る２層構造部ＬRに伝搬され、
その２層構造部ＬRに伝搬された弾性波のうちすだれ状
電極Ｒの示す中心周波数とその近傍の周波数の弾性波の
みが位相差が９０°または−２７０°の電気信号ＥR1お
よびＥR2に変換されて、電極Ｒ1と接地電極ＧRとの間お
よび電極Ｒ2と接地電極ＧRとの間から出力される。出力
された電気信号ＥR1およびＥR2は移相器ＳRを介するこ
とにより位相差が零の単一の電気信号ＥRとして検出さ
れる。つまり、移相器ＳRを介することにより２つの電
気信号ＥR1およびＥR 2が合成されて単一の電気信号ＥR
となり強度が増大することから、超音波の検出感度が増
大される。アクリル板１の２つの板面のうちどちらか一
方を人指または物体によって所定の値を越える圧力で接
触すると、すだれ状電極ＴとＲとの間の弾性波の伝搬路
が遮断されるので、弾性波が消滅または減衰する。従っ
て、それに伴ってすだれ状電極Ｒに出力される電気信号
も消滅または減衰する。つまり、移相器ＳRから出力さ
れる電気信号ＥRも消滅または減衰する。このようにし
て、移相器ＳRから出力される電気信号ＥRの大きさから
アクリル板１上に接触したかどうかを検出することが可
能となる。この際、弾性波がアクリル板１の表面付近で
はなく内部を伝搬する波であることから、アクリル板１
の２つの板面のうちどちらの板面を接触することによっ
ても弾性波が消滅または減衰するので、どちらの板面の
使用も可能である。また、ほんの軽く手を触れた程度で
は弾性波は消滅または減衰しないことから、アクリル板
１上への軽い手付き等による誤動作を防ぐことができ
る。図３は圧電磁器板ＰT単体に伝搬する弾性波の位相
速度を示す特性図であり、弾性波の波数Ｋと圧電磁器板
ＰTの厚さＤとの積（ＫＤ）に対する各モードの位相速
度を示す図である。図４は図１の２層構造部ＬTを伝搬
する弾性波の速度分散曲線を示す特性図であり、ＫＤ値
に対する各モードの位相速度を示す図である。図５は図
１の２層構造部ＬTにおける圧電磁器板ＰTの異なる２つ
の電気的境界条件下での位相速度差から算出した電気機
械結合係数Ｋ2とＫＤ値との関係を示す特性図である。
但し、図５はＳ2モードについての特性図を示す。図１
の２層構造部ＬTにはＳ0モードおよび１次（Ａ1および
Ｓ1）以上の高次モードの弾性波が効率よく励振される
ことが確認されている。Ｓ2モードについては、ＫＤ値
が約１．４のときにＫ2は最大値の約６．４％を示す。
つまり、すだれ状電極Ｔに加えられる電気的エネルギー
がＳ2モードの弾性波に最も変換されやすいのはＫＤ値
が約１．４のときであることが分かる。ここでのＫ2値
は、弾性表面波用の圧電基板として実用域にあるＬｉＮ
ｂＯ3単結晶が５％程度の値であることと比較しても評
価に値することが明らかである。また、図４および５よ
り、Ｋ2が最大値を示す位相速度は、弾性波の波数Ｋと
圧電磁器板ＰTの厚さＤとの積ＫＤが零の場合のＳ0モー
ドの弾性波の位相速度Ｖkd=0とほぼ等しいことが分か
る。図６は図１の２層構造部ＬTにおける圧電磁器板ＰT
の異なる２つの電気的境界条件下での位相速度差から算
出した電気機械結合係数Ｋ2とＫＤ値との関係を示す特
性図である。但し、図６はＳ4モードについての特性図
を示す。ＫＤ値が約２．１のときにＫ2は最大値の約
７．０％を示す。つまり、すだれ状電極Ｔに加えられる
電気的エネルギーがＳ4モードの弾性波に最も変換され
やすいのはＫＤ値が約２．１のときであることが分か
る。また、Ｋ2が最大値を示す位相速度は、位相速度Ｖ
kd=0とほぼ等しい。図７は図１の２層構造部ＬTにおけ
る圧電磁器板ＰTの異なる２つの電気的境界条件下での
位相速度差から算出した電気機械結合係数Ｋ2とＫＤ値
との関係を示す特性図である。但し、図７はＡ5モード
についての特性図を示す。ＫＤ値が約２．６のときにＫ
2は最大値の約７．６％を示す。つまり、すだれ状電極
Ｔに加えられる電気的エネルギーがＡ5モードの弾性波
に最も変換されやすいのはＫＤ値が約２．６のときであ
ることが分かる。また、Ｋ2が最大値を示す位相速度
は、位相速度Ｖkd=0とほぼ等しい。図８は図７における
Ｋ2の最大値近傍のＫＤ値（２．６）での変位分布を示
す特性図である。縦軸は２層構造部ＬTの深さを規格化
した値で示したもので、圧電磁器板ＰTとアクリル板１
との界面は深さが零の場合に相当する。横軸は変位を規
格化した値で示したものである。アクリル板１の内部に
Ａ5モードの弾性波が効率よく伝搬することが分かる。
図９は本発明の超音波タッチパネルの第２の実施例を示
す断面図である。本実施例はすだれ状電極ＩT、ＩR、圧
電磁器板ＰT、ＰRおよびアクリル板１から成る。すだれ
状電極ＩTおよびＩRはアルミニウム薄膜で成る。すだれ
状電極ＩTは圧電磁器板ＰT上に設けられ、圧電磁器板Ｐ
Tはそのすだれ状電極ＩTが設けられた方の板面を介して
厚さ約２０μｍのエポキシ系樹脂によってアクリル板１
上に固着されている。すだれ状電極ＩRは圧電磁器板ＰR
上に設けられ、圧電磁器板ＰRはそのすだれ状電極ＩRが
設けられた方の板面を介して厚さ約２０μｍのエポキシ
系樹脂によってアクリル板１上に固着されている。図１
０は図９の超音波タッチパネルの部分斜視図であり、図
９の超音波タッチパネルの入力側部分を示すものであ
る。入力側部分はすだれ状電極ＩT、圧電磁器板ＰTおよ
びアクリル板１を含む。出力側部分も入力側部分と同様
の構造を有し、すだれ状電極ＩRおよび圧電磁器板ＰRは
それぞれすだれ状電極ＩTおよび圧電磁器板ＰTに対応す
る。すだれ状電極ＩTおよびＩRはともに１０対の電極指
を有する正規型のものであり、電極周期長ｐは４６０μ
ｍである。すだれ状電極ＩTから電気信号を入力すると
その電気信号の周波数のうちすだれ状電極ＩTの示す中
心周波数とその近傍の周波数の電気信号のみが弾性波に
変換されて２層構造部ＬTを伝搬し、さらにその弾性波
はアクリル板１中に伝搬される。アクリル板１中に伝搬
された弾性波は２層構造部ＬRに伝搬され、その２層構
造部ＬRに伝搬された弾性波のうちすだれ状電極ＩRの示
す中心周波数とその近傍の周波数の弾性波のみが電気信
号に変換されてすだれ状電極ＩRから出力される。図９
の超音波タッチパネルではすだれ状電極ＩTは圧電磁器
板ＰTとアクリル板１との界面に、すだれ状電極ＩRは圧
電磁器板ＰRとアクリル板１との界面に設けられた構造
を有するが、すだれ状電極ＩTが圧電磁器板ＰTの空気側
板面に、すだれ状電極ＩRが圧電磁器板ＰRの空気側板面
に設けられた構造においても同様な効果が見られた。図
１および図９の２つの超音波タッチパネルを比較した場
合、図１の方がより低消費電力で低電圧駆動が可能であ
り、しかも感度がよい。図１１は本発明の超音波タッチ
パネルの第３の実施例を示す断面図である。本実施例は
図１の超音波タッチパネルのアクリル板１がアクリル板
２に置き換わったものである。アクリル板２は厚さ４０
０μｍで、アクリル板１と同様な材質で成る。圧電磁器
板ＰTとアクリル板２は２層構造部ＬTを形成し、圧電磁
器板ＰRとアクリル板２は２層構造部ＬRを形成する。図
１２は図１１の２層構造部ＬTを伝搬する弾性波の速度
分散曲線を示す特性図であり、ＫＤ値に対する各モード
の位相速度を示す図である。図１３は図１１の２層構造
部ＬTにおける圧電磁器板ＰTの異なる２つの電気的境界
条件下での位相速度差から算出したＫ2値とＫＤ値との
関係を示す特性図である。但し、図１３はＳ1モードに
ついての特性図を示す。ＫＤ値が１．８近傍のときにＫ
2は最大値の約７．６％を示す。つまり、すだれ状電極
Ｔに加えられる電気的エネルギーがＳ1モードの弾性波
に最も変換されやすいのはＫＤ値が１．８近傍のときで
あることが分かる。また、図１２および１３より、Ｋ2
が最大値を示す位相速度は、位相速度Ｖkd=0とほぼ等し
いことがわかる。図１４は図１１の２層構造部ＬTにお
ける圧電磁器板ＰTの異なる２つの電気的境界条件下で
の位相速度差から算出したＫ2値とＫＤ値との関係を示
す特性図である。但し、図１４はＡ3モードについての
特性図を示す。ＫＤ値が約３．１のときにＫ2は最大値
の約７．５％を示す。つまり、すだれ状電極Ｔに加えら
れる電気的エネルギーがＡ3モードの弾性波に最も変換
されやすいのはＫＤ値が約３．１のときであることが分
かる。また、Ｋ2が最大値を示す位相速度は、位相速度
Ｖkd=0とほぼ等しい。図１５は本発明の超音波タッチパ
ネルの第４の実施例を示す断面図である。本実施例は図
９の超音波タッチパネルのアクリル板１がアクリル板２
に置き換わったものである。すだれ状電極ＩTから電気
信号を入力するとその電気信号の周波数のうちすだれ状
電極ＩTの示す中心周波数とその近傍の周波数の電気信
号のみが弾性波に変換されて２層構造部ＬTを伝搬し、
さらにその弾性波はアクリル板２中に伝搬される。アク
リル板２中に伝搬された弾性波は２層構造部ＬRに伝搬
され、その２層構造部ＬRに伝搬された弾性波のうちす
だれ状電極ＩRの示す中心周波数とその近傍の周波数の
弾性波のみが電気信号に変換されてすだれ状電極ＩRか
ら出力される。図１５の超音波タッチパネルではすだれ
状電極ＩTは圧電磁器板ＰTとアクリル板２との界面に、
すだれ状電極ＩRは圧電磁器板ＰRとアクリル板２との界
面に設けられた構造を有するが、すだれ状電極ＩTが圧
電磁器板ＰTの空気側板面に、すだれ状電極ＩRが圧電磁
器板ＰRの空気側板面に設けられた構造においても同様
な効果が見られた。図１１および図１５の２つの超音波
タッチパネルを比較した場合、図１１の方がより低消費
電力で低電圧駆動が可能であり、しかも感度がよい。
【発明の効果】本発明の超音波タッチパネルでは、圧電
板ＰTと非圧電板とから成る２層構造部ＬTにＳ0モード
および１次以上の高次モードの弾性波を励振させ、その
弾性波を非圧電板中に伝搬させることができる。この弾
性波の位相速度が、弾性波の波数Ｋと圧電板ＰTの厚さ
Ｄとの積ＫＤが零の場合のＳ0モードの弾性波の位相速
度Ｖkd=0とほぼ等しくなるような構造を採用することに
より、すだれ状電極ＩTまたはＴから加えられる電気的
エネルギーが弾性波に変換される度合を大きくすること
ができるだけでなく、圧電板ＰTと非圧電板との界面で
の音響インピーダンスの不整合等によって生じる反射等
を除去することができる。本発明の超音波タッチパネル
では、非圧電板中に伝搬されているＳ0モードおよび１
次以上の高次モードの弾性波を圧電板ＰRと非圧電板と
から成る２層構造部ＬRに伝搬させ、２層構造部ＬRに伝
搬された弾性波をすだれ状電極ＩRまたはＲから電気信
号として出力させることができる。このとき、この弾性
波の位相速度が、弾性波の波数Ｋと圧電板ＰRの厚さＤ
との積ＫＤが零の場合のＳ0モードの弾性波の位相速度
Ｖkd=0とほぼ等しくなるような構造を採用することによ
り、非圧電板から２層構造部ＬRに伝搬した弾性波をす
だれ状電極ＩRまたはＲにおいて電気信号に変換される
度合を大きくすることができるだけでなく、圧電板ＰR
と非圧電板との界面での音響インピーダンスの不整合等
によって生じる反射等を除去することができる。電極指
間の距離が２種類あるようなすだれ状電極Ｔを採用する
ことにより、２層構造部ＬTに一方向性の弾性波を励振
し、その弾性波を非圧電板中に伝搬させることができ
る。一方向性の弾性波の励振は、よりいっそうの低消費
電力駆動を可能にするばかりでなく、不要信号の発生を
抑制する。また、電極指間の距離が２種類あるようなす
だれ状電極Ｒを採用することにより、非圧電板に励振さ
れている一方向性の弾性波をすだれ状電極Ｒから電気信
号として出力することができ、超音波の発生源を特定の
範囲に限定すること等が可能となる。各圧電板の厚さＤ
を電極周期長ｐとほぼ同じかまたはそれ以下に設定する
とともに、非圧電板の厚さを各圧電板の厚さＤとほぼ同
じかそれ以上に設定し、また、非圧電板の厚さを各圧電
板の厚さＤのほぼ２．５倍以下にする構造を採用するこ
とにより、すだれ状電極ＩTまたはＴから加えられる電
気的エネルギーがＳ0モードおよび１次以上の高次モー
ドの弾性波に変換される度合を増大させることができ
る。また、非圧電板中に伝搬しているＳ0モードおよび
１次以上の高次モードの弾性波がすだれ状電極ＩRまた
はＲにおいて電気信号に変換される度合を増大させるこ
とができる。非圧電板として、非圧電板単体に伝搬する
弾性波の位相速度が各圧電板単体に伝搬する弾性波の位
相速度よりも小さい物質を採用することにより、２層構
造部ＬTに効率よく弾性波を励振し非圧電板中に伝搬さ
せるとともに、非圧電板中に伝搬している弾性波を効率
よく２層構造部ＬRに伝搬させた後、電気信号として出
力させることを可能にする。各圧電板として圧電セラミ
ックやＰＶＤＦその他の高分子圧電フィルムを採用する
ことにより、２層構造部ＬTに効率よく弾性波を励振し
非圧電板中に伝搬させるとともに、非圧電板中に伝搬し
ている弾性波を効率よく２層構造部ＬRに伝搬させた
後、電気信号として出力させることを可能にする。圧電
板として圧電セラミックを採用する場合には、その圧電
セラミックの分極軸の方向と厚さ方向とを平行にする構
造が採用される。
板ＰTと非圧電板とから成る２層構造部ＬTにＳ0モード
および１次以上の高次モードの弾性波を励振させ、その
弾性波を非圧電板中に伝搬させることができる。この弾
性波の位相速度が、弾性波の波数Ｋと圧電板ＰTの厚さ
Ｄとの積ＫＤが零の場合のＳ0モードの弾性波の位相速
度Ｖkd=0とほぼ等しくなるような構造を採用することに
より、すだれ状電極ＩTまたはＴから加えられる電気的
エネルギーが弾性波に変換される度合を大きくすること
ができるだけでなく、圧電板ＰTと非圧電板との界面で
の音響インピーダンスの不整合等によって生じる反射等
を除去することができる。本発明の超音波タッチパネル
では、非圧電板中に伝搬されているＳ0モードおよび１
次以上の高次モードの弾性波を圧電板ＰRと非圧電板と
から成る２層構造部ＬRに伝搬させ、２層構造部ＬRに伝
搬された弾性波をすだれ状電極ＩRまたはＲから電気信
号として出力させることができる。このとき、この弾性
波の位相速度が、弾性波の波数Ｋと圧電板ＰRの厚さＤ
との積ＫＤが零の場合のＳ0モードの弾性波の位相速度
Ｖkd=0とほぼ等しくなるような構造を採用することによ
り、非圧電板から２層構造部ＬRに伝搬した弾性波をす
だれ状電極ＩRまたはＲにおいて電気信号に変換される
度合を大きくすることができるだけでなく、圧電板ＰR
と非圧電板との界面での音響インピーダンスの不整合等
によって生じる反射等を除去することができる。電極指
間の距離が２種類あるようなすだれ状電極Ｔを採用する
ことにより、２層構造部ＬTに一方向性の弾性波を励振
し、その弾性波を非圧電板中に伝搬させることができ
る。一方向性の弾性波の励振は、よりいっそうの低消費
電力駆動を可能にするばかりでなく、不要信号の発生を
抑制する。また、電極指間の距離が２種類あるようなす
だれ状電極Ｒを採用することにより、非圧電板に励振さ
れている一方向性の弾性波をすだれ状電極Ｒから電気信
号として出力することができ、超音波の発生源を特定の
範囲に限定すること等が可能となる。各圧電板の厚さＤ
を電極周期長ｐとほぼ同じかまたはそれ以下に設定する
とともに、非圧電板の厚さを各圧電板の厚さＤとほぼ同
じかそれ以上に設定し、また、非圧電板の厚さを各圧電
板の厚さＤのほぼ２．５倍以下にする構造を採用するこ
とにより、すだれ状電極ＩTまたはＴから加えられる電
気的エネルギーがＳ0モードおよび１次以上の高次モー
ドの弾性波に変換される度合を増大させることができ
る。また、非圧電板中に伝搬しているＳ0モードおよび
１次以上の高次モードの弾性波がすだれ状電極ＩRまた
はＲにおいて電気信号に変換される度合を増大させるこ
とができる。非圧電板として、非圧電板単体に伝搬する
弾性波の位相速度が各圧電板単体に伝搬する弾性波の位
相速度よりも小さい物質を採用することにより、２層構
造部ＬTに効率よく弾性波を励振し非圧電板中に伝搬さ
せるとともに、非圧電板中に伝搬している弾性波を効率
よく２層構造部ＬRに伝搬させた後、電気信号として出
力させることを可能にする。各圧電板として圧電セラミ
ックやＰＶＤＦその他の高分子圧電フィルムを採用する
ことにより、２層構造部ＬTに効率よく弾性波を励振し
非圧電板中に伝搬させるとともに、非圧電板中に伝搬し
ている弾性波を効率よく２層構造部ＬRに伝搬させた
後、電気信号として出力させることを可能にする。圧電
板として圧電セラミックを採用する場合には、その圧電
セラミックの分極軸の方向と厚さ方向とを平行にする構
造が採用される。
【図１】本発明の超音波タッチパネルの第１の実施例を
示す断面図。
示す断面図。
【図２】図１の超音波タッチパネルの部分斜視図。
【図３】圧電磁器板ＰT単体に伝搬する弾性波の位相速
度を示す特性図。
度を示す特性図。
【図４】図１の２層構造部ＬTを伝搬する弾性波の速度
分散曲線を示す特性図。
分散曲線を示す特性図。
【図５】図１の２層構造部ＬTにおける圧電磁器板ＰTの
異なる２つの電気的境界条件下での位相速度差から算出
したＫ2値とＫＤ値との関係を示す特性図。
異なる２つの電気的境界条件下での位相速度差から算出
したＫ2値とＫＤ値との関係を示す特性図。
【図６】図１の２層構造部ＬTにおける圧電磁器板ＰTの
異なる２つの電気的境界条件下での位相速度差から算出
したＫ2値とＫＤ値との関係を示す特性図。
異なる２つの電気的境界条件下での位相速度差から算出
したＫ2値とＫＤ値との関係を示す特性図。
【図７】図１の２層構造部ＬTにおける圧電磁器板ＰTの
異なる２つの電気的境界条件下での位相速度差から算出
したＫ2値とＫＤ値との関係を示す特性図。
異なる２つの電気的境界条件下での位相速度差から算出
したＫ2値とＫＤ値との関係を示す特性図。
【図８】図７におけるＫ2の最大値近傍のＫＤ値（２．
６）での変位分布を示す特性図。
６）での変位分布を示す特性図。
【図９】本発明の超音波タッチパネルの第２の実施例を
示す断面図。
示す断面図。
【図１０】図９の超音波タッチパネルの部分斜視図。
【図１１】本発明の超音波タッチパネルの第３の実施例
を示す断面図。
を示す断面図。
【図１２】図１１の２層構造部ＬTを伝搬する弾性波の
速度分散曲線を示す特性図。
速度分散曲線を示す特性図。
【図１３】図１１の２層構造部ＬTにおける圧電磁器板
ＰTの異なる２つの電気的境界条件下での位相速度差か
ら算出したＫ2値とＫＤ値との関係を示す特性図。
ＰTの異なる２つの電気的境界条件下での位相速度差か
ら算出したＫ2値とＫＤ値との関係を示す特性図。
【図１４】図１１の２層構造部ＬTにおける圧電磁器板
ＰTの異なる２つの電気的境界条件下での位相速度差か
ら算出したＫ2値とＫＤ値との関係を示す特性図。
ＰTの異なる２つの電気的境界条件下での位相速度差か
ら算出したＫ2値とＫＤ値との関係を示す特性図。
【図１５】本発明の超音波タッチパネルの第４の実施例
を示す断面図。
を示す断面図。
１，２ アクリル板 Ｔ，Ｒ すだれ状電極 ＩT，ＩR すだれ状電極 ＧT，ＧR 接地電極 ＰT，ＰR 圧電磁器板 ＳT，ＳR 移相器 Ｌ1，Ｌ2 コイル
Claims (6)
- 【請求項１】 少なくとも１組のすだれ状電極ＩTを備
えた圧電板ＰTと、少なくとも１組のすだれ状電極ＩRを
備えた圧電板ＰRとを非圧電板の一方の板面に設けて成
る超音波タッチパネルであって、 前記すだれ状電極ＩTは前記圧電板ＰTの一方の板面に設
けられ、前記すだれ状電極ＩRは前記圧電板ＰRの一方の
板面に設けられており、 前記圧電板ＰTは前記圧電板ＰTの前記一方の板面または
もう一方の板面を介して前記非圧電板に固着され、前記
圧電板ＰRは前記圧電板ＰRの前記一方の板面またはもう
一方の板面を介して前記非圧電板に固着されていて、 前記すだれ状電極ＩTは、前記すだれ状電極ＩTの電極周
期長ｐにほぼ対応する周波数の電気信号を入力されるこ
とにより、前記圧電板ＰTと前記非圧電板とから成る２
層構造部ＬTに前記すだれ状電極ＩTの前記電極周期長ｐ
とほぼ等しい波長を有する弾性波を励振し、該弾性波を
前記非圧電板中に伝搬させ、 前記２層構造部ＬTに励振される前記弾性波はＳ0モード
および１次以上の高次モードの波で、 前記２層構造部ＬTに励振される前記弾性波の位相速度
は、前記弾性波の波数Ｋと前記圧電板ＰTの厚さＤとの
積ＫＤが零の場合のＳ0モードの弾性波の位相速度Ｖ
kd=0とほぼ等しく、 前記すだれ状電極ＩRは、前記非圧電板中に伝搬した前
記弾性波を前記圧電板ＰRと前記非圧電板とから成る２
層構造部ＬRに伝搬させ、前記２層構造部ＬRに伝搬され
た弾性波を前記すだれ状電極ＩRの電極周期長ｐにほぼ
対応する周波数の電気信号に変換して出力し、 前記２層構造部ＬRに伝搬した前記弾性波の波長は前記
すだれ状電極ＩRの前記電極周期長ｐとほぼ等しく、 前記２層構造部ＬRに伝搬した前記弾性波の位相速度
は、前記弾性波の波数Ｋと前記圧電板ＰRの厚さＤとの
積ＫＤが零の場合のＳ0モードの弾性波の位相速度Ｖ
kd=0とほぼ等しく、 前記各圧電板の厚さＤは前記各電極周期長ｐとほぼ等し
いかまたはそれ以下であり、 前記非圧電板の厚さは前記各圧電板の厚さＤとほぼ等し
いかまたはそれ以上で、前記各圧電板の厚さＤのほぼ
２．５倍以下であり、 前記非圧電板単体に伝搬する弾性波の位相速度は、前記
各圧電板単体に伝搬する弾性波の位相速度よりも小さ
く、 前記非圧電板の前記一方の板面またはもう一方の板面に
人指または物体が所定の値を越える圧力で接触したこと
を、前記すだれ状電極ＩRに出力される前記電気信号の
大きさから検出する超音波タッチパネル。 - 【請求項２】 １組のすだれ状電極Ｔおよび接地電極Ｇ
Tを備えた圧電板ＰTと、１組のすだれ状電極Ｒおよび接
地電極ＧRを備えた圧電板ＰRと、非圧電板と、移相器Ｓ
Tと、移相器ＳRとを備えて成る超音波タッチパネルであ
って、 前記すだれ状電極Ｔは前記圧電板ＰTの一方の板面に設
けられ、前記接地電極ＧTは前記圧電板ＰTのもう一方の
板面に設けられており、 前記圧電板ＰTは前記接地電極ＧTを介して前記非圧電板
の一方の板面に固着されていて、 前記すだれ状電極Ｒは前記圧電板ＰRの一方の板面に設
けられ、前記接地電極ＧRは前記圧電板ＰRのもう一方の
板面に設けられており、 前記圧電板ＰRは前記接地電極ＧRを介して前記非圧電板
の前記一方の板面に固着されていて、 前記すだれ状電極Ｔは、電極Ｔ1およびＴ2から成り、 前記電極Ｔ1の電極指と前記電極Ｔ2の電極指との間の距
離には２種類あり、 前記電極Ｔ1およびＴ2の入力端は前記移相器ＳTに並列
に接続され、 前記移相器ＳTは少なくともコイルＬ1を含み、 前記すだれ状電極Ｔおよび前記接地電極ＧTは、前記電
極Ｔ1と前記接地電極ＧTとの間および前記電極Ｔ2と前
記接地電極ＧTとの間に位相差２πｙを有する電気信号
ＥT1およびＥT2を前記移相器ＳTを介して入力されるこ
とにより、前記圧電板ＰTと前記非圧電板とから成る２
層構造部ＬTに弾性波を励振し、該弾性波を前記非圧電
板中に伝搬させ、 前記電気信号ＥT1およびＥT2の周波数は前記すだれ状電
極Ｔの電極周期長ｐにほぼ対応しており、 前記２層構造部ＬTに励振される前記弾性波はＳ0モード
および１次以上の高次モードの波で、 前記２層構造部ＬTに励振される前記弾性波の波長は前
記すだれ状電極Ｔの前記電極周期長ｐとほぼ等しく、 前記２層構造部ＬTに励振される前記弾性波の位相速度
は、前記弾性波の波数Ｋと前記圧電板ＰTの厚さＤとの
積ＫＤが零の場合のＳ0モードの弾性波の位相速度Ｖ
kd=0とほぼ等しく、 前記すだれ状電極Ｒは、電極Ｒ1およびＲ2から成り、 前記電極Ｒ1の電極指と前記電極Ｒ2の電極指との間の距
離には２種類あり、 前記電極Ｒ1およびＲ2の出力端は前記移相器ＳRに並列
に接続され、 前記移相器ＳRは少なくともコイルＬ2を含み、 前記すだれ状電極Ｒおよび前記接地電極ＧRは、前記非
圧電板中に伝搬されている弾性波を前記圧電板ＰRと前
記非圧電板とから成る２層構造部ＬRに伝搬させ、該２
層構造部ＬRに伝搬した弾性波を位相差２πｙを有する
電気信号ＥR1およびＥR2として前記電極Ｒ1と前記接地
電極ＧRとの間および前記電極Ｒ2と前記接地電極ＧRと
の間から出力し、 前記移相器ＳRは前記電気信号ＥR1およびＥR2を同じ位
相の電気信号ＥRに合成して出力し、 前記電気信号ＥR1およびＥR2の周波数は前記すだれ状電
極Ｒの電極周期長ｐにほぼ対応しており、 前記２層構造部ＬRに伝搬した前記弾性波の波長は前記
すだれ状電極ＩRの前記電極周期長ｐとほぼ等しく、 前記２層構造部ＬRに伝搬した前記弾性波の位相速度
は、前記弾性波の波数Ｋと前記圧電板ＰRの厚さＤとの
積ＫＤが零の場合のＳ0モードの弾性波の位相速度Ｖ
kd=0とほぼ等しく、 前記各圧電板の厚さＤは前記各電極周期長ｐとほぼ等し
いかまたはそれ以下であり、前記非圧電板の厚さは前記
各圧電板の厚さＤとほぼ等しいかまたはそれ以上で、前
記各圧電板の厚さＤのほぼ２．５倍以下であり、 前記非圧電板単体に伝搬する弾性波の位相速度は、前記
各圧電板単体に伝搬する弾性波の位相速度よりも小さ
く、 前記非圧電板の前記一方の板面またはもう一方の板面に
人指または物体が所定の値を越える圧力で接触したこと
を、前記移相器ＳRに出力される前記電気信号ＥRの大き
さから検出する超音波タッチパネル。 - 【請求項３】 前記電極Ｔ1の電極指と前記電極Ｔ2の電
極指との間の距離のうち短い方の距離ｘｐにおいて、ｘ
＜１／２で、同時に、前記電気信号ＥT1とＥT2との間の
前記位相差２πｙにおいて、ｘ＋ｙ＝±１／２が成り立
ち、 前記電極Ｒ1の電極指と前記電極Ｒ2の電極指との間の距
離のうち短い方の距離ｘｐにおいて、ｘ＜１／２で、同
時に、前記電気信号ＥR1とＥR2との間の前記位相差２π
ｙにおいて、ｘ＋ｙ＝±１／２が成り立つ請求項２に記
載の超音波タッチパネル。 - 【請求項４】 前記各圧電板が圧電セラミックで成り、
該圧電セラミックの分極軸の方向は該圧電セラミックの
厚さ方向と平行である請求項１，２，３または４に記載
の超音波タッチパネル。 - 【請求項５】 前記各圧電板がＰＶＤＦその他の圧電性
高分子化合物で成る請求項１，２，３または４に記載の
超音波タッチパネル。 - 【請求項６】 前記非圧電板がアクリルその他の高分子
化合物で成る請求項１，２，３，４または５に記載の超
音波タッチパネル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22936096A JPH1055245A (ja) | 1996-08-12 | 1996-08-12 | 超音波タッチパネル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22936096A JPH1055245A (ja) | 1996-08-12 | 1996-08-12 | 超音波タッチパネル |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1055245A true JPH1055245A (ja) | 1998-02-24 |
Family
ID=16890954
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22936096A Pending JPH1055245A (ja) | 1996-08-12 | 1996-08-12 | 超音波タッチパネル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1055245A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012518729A (ja) * | 2009-02-23 | 2012-08-16 | ダヴ | 開放部を制御する装置 |
-
1996
- 1996-08-12 JP JP22936096A patent/JPH1055245A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012518729A (ja) * | 2009-02-23 | 2012-08-16 | ダヴ | 開放部を制御する装置 |
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