JPH1115592A

JPH1115592A - 位置入力装置

Info

Publication number: JPH1115592A
Application number: JP16637997A
Authority: JP
Inventors: Osamu Kawasaki; 修川崎; Katsuhide Tsukamoto; 勝秀塚本
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1997-06-23
Filing date: 1997-06-23
Publication date: 1999-01-22

Abstract

(57)【要約】【課題】従来の位置入力装置では、抵抗膜方式や光学
方式は低消費電力であるが、応答時間、感度、耐久性等
の点で課題を有している。抵抗膜方式は透過率が低く表
示の輝度を低下させるという課題がある。また、超音波
方式は製作に高度な技術を必要とするとともに、低電圧
駆動に難点を有している。つまり、従来の位置入力装置
は応答時間、分解能、耐久性、工作精度、加工性および
量産性、コスト等の諸条件を満足することができないと
いう課題がある。【解決手段】指定位置からパネル板１へ超音波振動を
発生するとともに、超音波振動がパネル板１へ伝達する
時間を指定する同期信号を出力する振動ペン４と、同期
信号を基準として超音波振動が受振子２、３まで伝達し
てくる伝達時間を計測するために、超音波振動を電圧に
変換する圧電体よりなる受振子２、３をパネル板１に２
個設置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、コンピュータやＰＤＡ
等の情報機器の位置入力装置であり、表示情報の位置指
定を物体の接触で行って接触した位置を特定することに
より、表示情報と同じ情報の位置入力を行う装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】タッチパネルなどの位置入力装置は、コ
ンピュータやＰＤＡ等の情報機器のキー技術の一つであ
る。コンピュータやＰＤＡ等の情報機器のユーザインタ
ーフェイスは、キーボード入力が中心のＣＵＩ（キャラ
クター・オリエンテッド・ユーザー・インターフェイ
ス）からＧＵＩ（グラフィカル・ユーザー・インターフ
ェイス）に移行している。そして、高速性と低価格、お
よび使い易さが求められている。特にタッチパネルは、
ディスプレイに表示されている部分に触れるだけでコン
ピュータを対話的、直感的に操作できるという使い易さ
があり、誰でも簡単に操作できる点で期待の大きな位置
入力装置である。

【０００３】タッチパネルは、パネル上への指または模
擬ペンなどによる接触を、短時間で正確に位置検知され
ることが望まれる。タッチパネルの方式としては、抵抗
膜方式、光学方式、静電容量方式、超音波方式、圧力方
式の５方式が有名である。

【０００４】抵抗膜方式タッチパネルは、図１１に示す
ように、上部電極１０１と下部電極１０２およびフレキ
シブル・テイル１０３で構成され、上下電極１０１と１
０２はスペーサ１０４を介して対抗している。指または
ペン１０５で上から押すと、上部電極１０１が下部電極
１０２に接触して導通状態になる。下部電極１０２は透
明な抵抗膜の両辺に平行な電極を設けてあるので、これ
に電圧を印加すると、電極間に電位勾配ができ、抵抗膜
の抵抗値は均一なので電位勾配は直線になり、前記接触
点の位置と電圧の関係は一次式になる。入力した点の電
圧を上部電極１０１で検出して接触した位置を検出す
る。

【０００５】光学方式タッチパネルは、赤外線ＬＥＤと
フォトトランジスタからなる光センサを対にして使用し
たものである。赤外線ビームを発光するＬＥＤと、その
赤外線ビームを受けるためのフォトトランジスタが各
々、横方向、縦方向に数十個配置されている。対抗する
一対のＬＥＤとフォトトランジスタ素子同士を順次動作
させることにより個々に動作を検出できるようになる。
そして、ＬＥＤとフォトトランジスタの間の赤外線を指
などで遮断すると、その遮断位置を検出することができ
る。

【０００６】超音波方式タッチパネルを図１２に示すよ
うに、一枚のガラス板１１１上に圧電トランスデューサ
であるＸ−発振子１０８、Ｘ−受振子１０９、Ｙ−発振
子１０６、Ｙ−受振子１０７が、それぞれＸ方向、Ｙ方
向に各一組配置されており、各辺には反射アレイ１１０
が配置されている。バースト電気信号を圧電トランスデ
ューサに加えると振動を起こし、表面波が反射アレイの
方向に放出される。反射アレイは、４５度の角度で平行
に配列されており、ここに到達した振動エネルギーは、
反射アレイの一つ一つにより少量ずつ９０度方向に反射
され、パネル全面を覆うようになる。反対側の端面に達
した振動エネルギーは、同型のトランスデューサに入り
電気信号に変換される。そして、２次元の組み合わせに
より２次元的に均一にパネル上に表面弾性波が存在する
ことになる。例えば、Ｘ−発振子１０８で発生させた発
信信号は、同図中の下側反射アレイ１１０ｃ、パネル表
面、上側反射アレイ１１０ｄを経てＸ−受振子１０９へ
入る。この時、ａを経由するエネルギーは短時間で受信
され、ｃを経由するエネルギーは経路が長いためしばら
くしてから受信される。ここで、パネルの一部にタッチ
すると、この箇所で伝達する振動エネルギーは吸収さ
れ、その部分に対応する受信信号は減少する。以上の検
出がＸＹ方向交互に行われて位置検出可能となる。

【０００７】また、実用新案（実願昭６２−２２４２
１）により別の超音波方式タッチパネルが提案されてい
る。実施例の超音波方式タッチパネルは、平面上に超音
波を検出する超音波センサを３つ設置するとともに、超
音波発生器を備えた入力位置指定タッチペンを有するも
のである。ペンの先端を上記平面に接触させると、上記
ペンから平面に超音波帯域の振動が伝達され、接触点を
中心にして振動が伝搬する。そして、上記３つの超音波
センサのうちのペンからの距離が一番近いセンサへ伝搬
してきた超音波振動を検出した時間を基準にして、残り
の２つのセンサが超音波振動を検出した時間を計測し
て、ペンの接触位置を検出するものである。また、別の
実施例では平面上に超音波を検出する超音波センサを４
つ設置するとともに、超音波発生器を備えた入力位置指
定タッチペンを有するものである。ペンの先端を平面に
接触させると、ペンから平面に超音波帯域の振動が伝達
され、接触点を中心にして振動が伝搬する。そして、上
記４つの超音波センサのうちのペンからの距離が一番近
いセンサが伝搬してきた超音波振動を検出した時間を基
準にして、残りの３つのセンサが超音波振動を検出した
時間を計測して、温度の影響を無くしたペンの接触位置
を検出するものである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】以上に説明した従来の
タッチパネルとしては、抵抗膜方式、光学方式、静電容
量方式、超音波方式、圧力方式などがある。しかし、従
来のタッチパネルでは、抵抗膜方式や光学方式は低消費
電力であるが、応答時間、感度、耐久性等の点で課題を
有している。抵抗膜方式は透過率が低く表示の輝度を低
下させるという欠点があり、特に液晶ディスプレイの場
合には大きな課題である。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
があり、弾性表面波をくさび形トランスデューサを用い
て励振したパネル上に接触することにより弾性表面波が
減衰することを利用するものであって、耐環境性に優れ
るなど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、コスト等の諸条件を満足する
ことができないという課題がある。

【０００９】また、実用新案（実願昭６２−２２４２
１）の超音波方式タッチパネルは３つまたは４つの超音
波センサのうち、ペンからの距離が一番近い超音波セン
サと次に近い超音波センサとペンとの距離が極めて近い
と、ペンから伝搬してきた超音波振動が到達する時間が
極めて近くなり、ペンからの距離が一番近い超音波セン
サが伝搬してきた超音波振動を検出した時間を基準にし
て、残りの２つの超音波センサが超音波振動を検出した
時間を計測することができなくなり、ペンで指定した位
置が正確に算出できなくなるという課題がある。

【００１０】本発明は、上述した従来のタッチパネル式
の位置入力装置が有する課題を考慮し、簡単な動作原理
により応答時間、分解能、耐久性、工作精度、加工性お
よび量産性、コスト等の諸条件を満足する簡単な構造の
タッチパネル式の位置入力装置を提供することを目的と
するものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の本発明は、位置指定用のパネル板と、前
記パネル板の所定領域内の任意位置に超音波振動を与え
る振動ペンと、前記パネル板上の特定の複数の位置で超
音波振動を検出する受振手段とを備え、前記振動ペンは
前記超音波振動を与えると同時に同期信号を出力し、前
記同期信号の発信時刻と、前記振動ペンが与えた超音波
振動を前記パネル板を通して前記受振手段が検出した時
刻との時間差から前記任意位置を検出することを特徴と
する位置入力装置である。

【００１２】請求項２の本発明は、前記振動ペンは、前
記同期信号を発信する手段としての前記パネル板との接
触加圧を検知するスイッチ機能と、前記超音波振動を与
える手段としての振動子を有し、前記振動子は厚み縦振
動または撓み振動を振動モードとすることを特徴とする
請求項１に記載の位置入力装置である。

【００１３】請求項３の本発明は、前記受振手段は、圧
電素子とその表裏一対の主面にそれぞれ形成された電極
とを有した複数の受振子であり、前記電極のうちのひと
つは前記パネル板上に形成されたパネル電極に接着され
ていることを特徴とする請求項１または２に記載の位置
入力装置である。

【００１４】請求項４の本発明は、前記受振子の数は、
２個であることを特徴とする請求項３に記載の位置入力
装置である。

【００１５】請求項５の本発明は、前記受振手段は、使
用者が右利きの場合は、使用者から向かって前記所定領
域の左端部付近または上端部付近に配置され、使用者が
左利きの場合は、使用者から向かって前記所定領域の右
端部付近または上端部付近に配置されることを特徴とす
る請求項１〜４のいずれかに記載の位置入力装置であ
る。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態につ
いて図面を参照して説明する。

【００１７】（第１の実施の形態）図１は本発明の第１
の実施の形態における位置入力装置の構成を示す機能ブ
ロック図である。図２は本実施の形態における位置入力
装置のタイミング図である。

【００１８】図１において、１はＣＲＴ等の前面に貼ら
れた位置指定用パネル板であるガラス板またはＣＲＴ自
身の前面のガラス板を位置指定用パネル板として使用し
たものであり、２、３はそれぞれ到来してきた超音波振
動を電圧に変換する受振子であり、４は超音波振動を発
生する振動ペンであり、５は振動ペン４に電力を外部か
ら供給し、同期信号を出力するケーブルである。演算部
１５は、受振子２、３からの電圧信号と、振動ペン４か
らの同期信号をもとに位置を演算するものである。

【００１９】次に、このような本実施の形態の動作を説
明する。最初に、振動ペン４をガラス板１のＰ点に接触
加圧を行うと、ペン４の先端は超音波帯域の振動をし、
ガラス板１にこの超音波振動を伝える。ガラス板１に伝
えられた超音波振動はＰ点を中心にして周囲に伝搬す
る。そして、経路ａ、ｂを伝搬してきた超音波振動はそ
れぞれ受振子２、受振子３に到達し、受振子２、受振子
３を例えば圧電セラミックなどの圧電素子で作っておけ
ば、到来超音波振動を電圧に変換することができる。そ
して、ペン４はガラス板１に接触して超音波振動を伝達
した時にケーブル５を通じて同期信号を出力する。

【００２０】演算部１５は受振子２、受振子３からの電
圧信号および振動ペン４からの同期信号から、以下の演
算を行い、Ｐ点の位置座標を出力する。図２において、
ｔ０はペン４のケーブル５を通じて出力された同期信号
出力の時刻、ｔ１は受振子２で超音波振動を受信した時
刻、ｔ２は受振子３で超音波振動を受信した時間であ
る。ここで、ガラス板１を伝搬する超音波の速度をＶ、
ガラス板１における座標を図１のようにとり、Ｐ点の座
標を（ｘ，ｙ）、受振子２の設置された座標を（０，
０）、受振子３の設置された座標を（０，Ｙ）とすれ
ば、数１と数２からｘとｙを求めることができる。

【００２１】

【数１】

【００２２】

【数２】数１と数２において、時間ｔ０を基準にして時間ｔ１と
ｔ２を計測しているので、たとえ時間ｔ１とｔ２が等し
くなっても正確に位置Ｐを求めることができる。

【００２３】また、ここでは超音波振動の音速は一定と
扱っているが、ガラス板１にサーミスタなどの温度セン
サを取り付けることによりガラス板１の温度計測をし、
温度補正をした音速を数１と２に使用すれば、より精度
の高い位置計測を可能にすることができる。従って、本
発明の実施の形態によれば、簡単な装置でいかなる場合
でも精度の良い指摘位置を測定できる位置入力装置を提
供することができる。

【００２４】図３は本実施の形態における位置入力装置
に用いる振動ペン４を示す構造図である。同図におい
て、６はペン先、７はランジュバン型圧電振動子などの
縦振動子で構成される圧電振動発生器、８は駆動回路、
９はスイッチ、１０は同期信号発生器、１１はケースで
ある。ペン先６でガラス板１を接触加圧するとスイッチ
９が入り、駆動回路８は振動発生器７を構成する圧電振
動子の共振周波数近傍の交流電圧を発生する。振動発生
器７は図３中に示す縦方向の振動をし、この振動はペン
先６に伝達されてさらにガラス板１に伝達される。ま
た、スイッチ９が入って振動発生器７の振動がガラス板
１に伝達されると同時に、同期信号発生器１０により同
期信号がケーブル５を通じて出力される。ここでは、同
期信号はケーブル５を通じて出力されているが、電波や
光により無線方式で出力させることもできる。

【００２５】図６は本実施の形態における位置入力装置
に用いる受振子を示す構造図である。同図において、受
振子２および３の相対する２つの主面には電極１３がス
バッタ、真空蒸着、焼き付けなどの工法で形成されてお
り、ガラス板１にはパネル電極１２がスバッタ、真空蒸
着、焼き付けなどの工法で構成されている。受振子２お
よび３は、それぞれの電極１３のうちひとつがパネル電
極１２に接着されることにより、ガラス板１に接合さ
れ、受振子２および３の主面に構成された一方の電極１
３とパネル電極１２からリード線が取り出される。ペン
４からガラス板１に伝えられた超音波振動は、受振子２
および３の電極１３とガラス板１のパネル電極１２との
接着層が薄いので、効率よく受振子２または３の場所に
伝達され電圧に変換される。

【００２６】また、ここでは超音波振動の音速は一定と
扱っているが、ガラス板１にサーミスタなどの温度セン
サを取り付けることにより温度計測をし、温度補正をし
た音速を使用すればより精度の高い位置計測を可能にす
ることができる。

【００２７】本実施の形態によれば、パネル板と接触し
た時に同期信号を発生する振動ペンと伝達してきた超音
波振動を電圧に変換する２個の受振子を設置して、同期
信号を基準にして２つの受振子に達するまでの時間を計
測することにより、簡単な動作原理により応答時間、分
解能、耐久性、工作精度、加工性および量産性、コスト
等の諸条件を満足する簡単な構造の位置入力装置を提供
することができる。

【００２８】（第２の実施の形態）次に、本発明の第２
の実施の形態について説明する。図４は本発明の第２の
実施の形態における位置入力装置に用いる振動ペンを示
す構造図である。本実施の形態は、上述した第１の実施
の形態における振動ペン４を図４のものに替えたもので
ある。その他の構成は第１の実施の形態と同じなので、
説明は省略する。

【００２９】図４において、６はペン先、７−１は積層
型圧電振動子などの縦振動子で構成される圧電振動発生
器、８は駆動回路、９はスイッチ、１０は同期信号発生
器、１１はケースである。ペン先６でガラス板１を接触
加圧するとスイッチ９が入り、駆動回路８は振動発生器
７−１の共振周波数近傍の交流電圧を発生する。振動発
生器７−１は積層圧電振動子で構成されているので低電
圧で図４中に示す縦方向の振動をし、この振動はペン先
６を通じてガラス板１に伝達される。また、スイッチ９
が入って振動発生器７の振動がガラス板１に伝達される
と、同期信号発生器１０により同期信号がケーブル５を
通じて出力される。ここでは、同期信号はケーブル５を
通じて出力されているが、電波や光により無線方式で出
力させることもできる。

【００３０】（第３の実施の形態）次に、本発明の第３
の実施の形態について説明する。図５は本発明の第３の
実施の形態における位置入力装置に用いる振動ペンを示
す構造図である。本実施の形態は、第２の実施の形態と
同様に、第１の実施の形態における振動ペン４を図５の
ものに替えたものである。その他の構成は第１の実施の
形態と同じなので、説明は省略する。

【００３１】図５において、６はペン先、８は駆動回
路、９はスイッチ、１０は同期信号発生器、１１はケー
スであり図３と同様である。ここで、７−２は貼り合わ
せ型などの撓み振動子で構成される圧電振動発生器であ
る。ペン先６でガラス板１を接触加圧するとスイッチ９
が入り、駆動回路８は振動発生器７の共振周波数近傍の
交流電圧を発生する。振動発生器７−２は図５中に示す
撓み振動をし、この振動はペン先６を通じてガラス板１
に伝達される。また、スイッチ９が入って振動発生器７
の振動がガラス板１に伝達されると、同期信号発生器１
０により同期信号がケーブル５を通じて出力される。こ
こでは、同期信号はケーブル５を通じて出力されている
が、電波や光により無線方式で出力させることもでき
る。ここで、撓み振動を行う振動発生器７−２は縦振動
を行う振動発生器７よりも小型・軽量の点で優れてい
る。

【００３２】（第４の実施の形態）次に、本発明の第４
の実施の形態について説明する。図７は本発明の第４の
実施の形態における位置入力装置の機能ブロック図であ
る。図８は本実施の形態における位置入力装置のタイミ
ング図である。本実施の形態における位置入力装置は、
第１の実施の形態における位置入力装置の受振子を２個
から３個に増やしたものである。従って、本実施の形態
における位置入力装置の構成および動作について、以下
に説明を省略したものについては、第１の実施の形態と
同じとする。

【００３３】図７において、２０はＣＲＴ等の前面に貼
られたガラス板またはＣＲＴ前面のガラス板であり、２
１、２２、２３はそれぞれ到来した超音波振動を電圧に
変換する受振子であり、２４は超音波振動を発生する振
動ペンであり、２５は電力を外部から供給し、同期信号
を出力するケーブルである。演算部２６は、受振子２
１、２２、２３からの電圧信号と、振動ペン２４からの
同期信号をもとに位置を演算するものである。

【００３４】次に、このような本実施の形態の動作を説
明する。最初に、振動ペン２４によりガラス板２０のＰ
点を接触すると、ペン２４の先端は超音波帯域の振動を
し、ガラス板２１にこの超音波振動を伝える。ガラス板
２１に伝えられた超音波振動はＰ点を中心にして周囲に
伝搬する。そして、経路ａ、ｂ、ｃを伝搬してきた超音
波振動はそれぞれ受振子２１、受振子２２、受振子２３
に到達し、受振子２１、受振子２２、受振子２３を例え
ば圧電セラミックなどの圧電素子で作っておけば到来超
音波振動を電圧に変換することができる。そして、ペン
２４はガラス板２０に接触した時にケーブル２５を通じ
て同期信号を出力する。

【００３５】演算部２６は受振子２１、２２、２３から
の電圧信号および振動ペン２４からの同期信号から、以
下の演算を行い、Ｐ点の位置座標を出力する。図８にお
いて、ｔ０は振動ペン２４のケーブル２５を通じて出力
された同期信号出力の時間であり、ｔ１は受振子２１で
超音波振動を受信した時間であり、ｔ２は受振子２２で
超音波振動を受信した時間であり、ｔ３は受振子２３で
超音波振動を受信した時間である。ここで、温度Ｔにお
けるガラス板２０を伝搬する超音波の速度をＶ（Ｔ）と
し、ガラス板２０における座標を図７のようにとり、Ｐ
点の座標を（ｘ，ｙ）、受振子２１の設置された座標を
（０，０）、受振子２２の設置された座標を（Ｘ，
０）、受振子２３の設置された座標を（０，Ｙ）とすれ
ば、数３と数４と数５のうちのそれぞれ２つの式からか
ら速度Ｖ（Ｔ）およびｘとｙを求めることができる。

【００３６】

【数３】

【００３７】

【数４】

【００３８】

【数５】数３と数４と数５のうちのそれぞれ２つの式の３とおり
の組み合わせから得られた、３種類のＸ，Ｙをそれぞれ
平均したものを位置Ｐの座標とすることで、第１の実施
の形態よりも精度よく位置座標を読みとることができ
る。そして、たとえ時間ｔ１とｔ２とｔ３が等しくなっ
ても正確に位置Ｐを求めることができる。すなわち、温
度補正をした精度の高い位置計測を可能にすることがで
きる。

【００３９】なお、本実施の形態において、振動ペン２
４は第１の実施の形態における振動ペン４（図３の振動
ペン）と同じであるとして説明したが、第２の実施の形
態における振動ペン（図４の振動ペン）または第３の実
施の形態における振動ペン（図５の振動ペン）であって
もよい。

【００４０】本実施の形態によれば、パネル板と接触し
た時に同期信号を発生する振動ペンと伝達してきた超音
波振動を電圧に変換する３個の受振子を設置して、同期
信号を基準にして２つの受振子に達するまでの時間を計
測することにより、指定位置と３つの受振子との距離が
近い場合にでも指定位置が正確に求められ、また超音波
振動の伝搬速度の温度補正やパネル板の材質ばらつき補
正を行うことにより、いかなる環境においても正確な超
音波振動の速度を求めることにより、簡単な動作原理に
より応答時間、分解能、耐久性、工作精度、加工性およ
び量産性、コスト等の諸条件を満足する簡単な構造の位
置入力装置を提供することができる。

【００４１】（第５の実施の形態）次に、本発明の第５
の実施の形態について説明する。図９は本発明の第５の
実施の形態における位置入力装置の機能ブロック図であ
る。図１０は本実施の形態の位置入力装置のタイミング
図である。本実施の形態における位置入力装置は、第１
の実施の形態における位置入力装置において、したもの
である。従って、本実施の形態における位置入力装置の
構成および動作について、以下に説明を省略したものに
ついては、第１の実施の形態と同じとする。

【００４２】図９において、３１はＣＲＴ等の前面に貼
られた位置検出用パネル板であるガラス板または位置検
出用パネル板として使用するＣＲＴ前面のガラス板であ
り、３２、３３はそれぞれ到来した超音波振動を電圧に
変換する受振子であり、３４は超音波振動を発生する振
動ペンであり、３５は振動ペン３４に電力を外部から供
給し、同期信号を出力するケーブルである。

【００４３】演算部３６は受振子３２、３３からの電圧
信号および振動ペン３４からの同期信号から、以下の演
算を行い、Ｐ点の位置座標を出力する。図９および図１
０と図１および図２とを比較するとわかるように、双方
の位置関係および動作手順は同じであるから、本実施の
形態における位置入力装置においても、数１と数２から
位置Ｐの座標値ｘとｙを求めることができる。

【００４４】図９中の装置使用者の手が示すように、本
実施の形態における位置入力装置は右利き用のものであ
る。すなわち、ペン３４の先端からガラス板３１に伝達
された超音波振動は、経路ａ、ｂを伝搬して受振子３
２、受振子３３に入力するが、振動ペン３４を持った手
がガラス板３１に触れると、手によって超音波振動が著
しく減衰する。従って、手の接触位置が経路ａ、ｂ上に
ある場合は、超音波振動が受振子３２、受振子３３に到
来しなくなってしまい位置Ｐを求めることができなくな
ってしまう。そこで、本発明では受振子３２、受振子３
３をガラス板３１の向かって左辺側または上辺側に設置
して、振動ペン３４を操作して手がガラス板３１に接触
しても、超音波振動の伝搬経路ａ、ｂには手が触れない
ようにして位置測定に影響が無いようにしている。

【００４５】なお、本発明は振動ペンから同期信号を出
力する位置入力装置について詳細な説明を行ったが、振
動ペンから同期信号を出力しない位置入力装置、また表
面波を使用した位置入力装置など弾性振動を使用した位
置入力装置について同様の効果が得られる。また、左利
きの人用には受振子３２、受振子３３をガラス板３１の
向かって右辺側または上辺側に設置して、振動ペン３４
を操作して手がガラス板３１に接触しても、超音波振動
の伝搬経路には手が触れないようにして位置測定に影響
が無いようにすることができる。

【００４６】また、本実施の形態において、振動ペン３
４は第１の実施の形態における振動ペン４（図３の振動
ペン）と同じであるとして説明したが、第２の実施の形
態における振動ペン（図４の振動ペン）または第３の実
施の形態における振動ペン（図５の振動ペン）であって
もよい。

【００４７】本発明の実施の形態によれば、振動ペンを
持つ手がパネル板に触れても影響が出ないように受振子
を設置することにより、簡単な動作原理により応答時
間、分解能、耐久性、工作精度、加工性および量産性、
コスト等の諸条件を満足する簡単な構造の位置入力装置
を提供することができる。

【００４８】なお、本発明の受振手段は、上述した第１
〜第５の実施の形態において、圧電素子で形成された受
振子であるとして説明したが、到来してきた超音波振動
を電圧に変換する受振手段でありさえすればよい。ま
た、受振子の個数も２または３個であるとして、説明し
たが、４個以上として精度の向上を図っても良い。

【００４９】

【発明の効果】以上のべたところから明らかなように、
本発明は、簡単な動作原理により応答時間、分解能、耐
久性、工作精度、加工性および量産性、コスト等の諸条
件を満足する簡単な構造のタッチパネル式の位置入力装
置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態における位置入力装
置の構成を示す機能ブロック図

【図２】本発明の第１の実施の形態における位置入力装
置のタイミング・チャート

【図３】本発明の第１の実施の形態における位置入力装
置に用いる振動ペンの構造図

【図４】本発明の第２の実施の形態における位置入力装
置に用いる振動ペンの構造図

【図５】本発明の第３の実施の形態における位置入力装
置に用いる振動ペンの構造図

【図６】本発明の第１の実施の形態における位置入力装
置に用いる受振子の構造図

【図７】本発明の第４の実施の形態における位置入力装
置の構成を示す機能ブロック図

【図８】本発明の第４の実施の形態における位置入力装
置のタイミング・チャート

【図９】本発明の第５の実施の形態における位置入力装
置の構成を示す機能ブロック図

【図１０】本発明の第５の実施の形態における位置入力
装置のタイミング・チャート

【図１１】従来例である抵抗式数タッチパネルの概観断
面図

【図１２】従来例である超音波式タッチパネルの概観図

【符号の説明】

１ガラス板（位置指定用パネル板）２受振子３受振子４振動ペン５ケーブル６ペン先７振動発生器７−１振動発生器７−２振動発生器８駆動回路９スイッチ１０同期信号発生器１１ケース１２焼き付け電極１３電極１４電圧検出器１５演算部２１受振子２２受振子２３受振子２２高抵抗導電膜２３２次側電極２４振動ペン２５ケーブル２６演算部３１ガラス板（位置指定用パネル板）３２受振子３３受振子３４振動ペン３５ケーブル３６演算部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】位置指定用のパネル板と、前記パネル板
の所定領域内の任意位置に超音波振動を与える振動ペン
と、前記パネル板上の特定の複数の位置で超音波振動を
検出する受振手段とを備え、前記振動ペンは前記超音波
振動を与えると同時に同期信号を出力し、前記同期信号
の発信時刻と、前記振動ペンが与えた超音波振動を前記
パネル板を通して前記受振手段が検出した時刻との時間
差から前記任意位置を検出することを特徴とする位置入
力装置。
【請求項２】前記振動ペンは、前記同期信号を発信す
る手段としての前記パネル板との接触加圧を検知するス
イッチ機能と、前記超音波振動を与える手段としての振
動子を有し、前記振動子は厚み縦振動または撓み振動を
振動モードとすることを特徴とする請求項１に記載の位
置入力装置。
【請求項３】前記受振手段は、圧電素子とその表裏一
対の主面にそれぞれ形成された電極とを有した複数の受
振子であり、前記電極のうちのひとつは前記パネル板上
に形成されたパネル電極に接着されていることを特徴と
する請求項１または２に記載の位置入力装置。
【請求項４】前記受振子の数は、２個であることを特
徴とする請求項３に記載の位置入力装置。
【請求項５】前記受振手段は、使用者が右利きの場合
は、使用者から向かって前記所定領域の左端部付近また
は上端部付近に配置され、使用者が左利きの場合は、使
用者から向かって前記所定領域の右端部付近または上端
部付近に配置されることを特徴とする請求項１〜４のい
ずれかに記載の位置入力装置。