JPH11219255A - Ultrasonic wave touch panel - Google Patents

Ultrasonic wave touch panel

Info

Publication number
JPH11219255A
JPH11219255A JP3401298A JP3401298A JPH11219255A JP H11219255 A JPH11219255 A JP H11219255A JP 3401298 A JP3401298 A JP 3401298A JP 3401298 A JP3401298 A JP 3401298A JP H11219255 A JPH11219255 A JP H11219255A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrode
ultrasonic
output
input
piezoelectric substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP3401298A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP4026030B2 (en
Inventor
Koji Toda
耕司 戸田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to JP03401298A priority Critical patent/JP4026030B2/en
Publication of JPH11219255A publication Critical patent/JPH11219255A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4026030B2 publication Critical patent/JP4026030B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To detect a position where a human finger or an object is brought into contact with the plate surface of a piezoelectric substrate. SOLUTION: When electric signals are inputted to an interdigital electrode 2, elastic waves are excited to the piezoelectric substrate 1 and the elastic waves are respectively converted to electric signals E1a and E1b having frequencies f1a and f1b by means of parts R1a and R1b . Between the interdigital electrodes 2 and 3, ultrasonic wave propagation paths Z1a and Z1b corresponding to the respective parts R1a and R1b are formed. The electric signals E1a corresponding to the ultrasonic wave propagation path Z.. are outputted from the interdigital electrode 3 when the piezoelectric substrate 1 is brought into contact and the ultrasonic wave propagation path Z1b , is interrupted and the electric signals E1b , are outputted when the ultrasonic wave propagation path Z1b is interrupted. In such a manner, from the frequency of the output electric signals, a position brought into contact is discriminated.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【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基板の板面に人指または物体
が接触した位置を検出する超音波タッチパネルに関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ultrasonic touch panel for detecting a position at which a finger or an object comes into contact with a plate surface of a piezoelectric substrate provided with input and output IDTs.

【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。また、従来のタッチパネルは、信
号処理の仕方が複雑にならざるを得なかった。
2. Description of the Related Art A conventional touch panel based on an ultrasonic method utilizes the fact that a surface acoustic wave is excited on a non-piezoelectric plate and the surface acoustic wave is attenuated by contact with the non-piezoelectric plate. Conventional methods of exciting a surface acoustic wave to a non-piezoelectric plate include a method of indirectly exciting a wedge-shaped transducer using a bulk wave oscillator, and a method of directly exciting a piezoelectric thin film transducer. The wedge-shaped transducer is used for non-destructive inspection or the like by ultrasonic waves, but is used only in a relatively low frequency region due to the problem of machining accuracy of the wedge angle. Piezoelectric thin film transducers are methods in which a piezoelectric thin film such as ZnO is deposited on a substrate and surface acoustic waves are excited by interdigital electrodes.
It is limited to the F and VHF bands and has problems in workability and mass productivity. As described above, the conventional ultrasonic touch panel has problems in response time, sensitivity, durability, machining accuracy, workability, mass productivity, ease of use, and the like, and the frequency range of use is also limited. Further, in the conventional touch panel, a signal processing method has to be complicated.

【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、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。
The conventional ultrasonic touch panel has problems not only in sensitivity, machining accuracy, workability, mass productivity, power consumption, etc. but also in signal processing method and circuit configuration. Was. An object of the present invention is to provide an ultrasonic wave having excellent workability, durability and mass productivity, low power consumption driving, short response time, simple signal processing method, small circuit scale, and excellent usability. It is to provide a touch panel.

【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、前記圧電基板の一方の板
面に設けられた2つの超音波送受波手段と、前記2つの
超音波送受波手段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少
なくとも1組の入力用すだれ状電極と、前記入力用すだ
れ状電極に対応する出力用すだれ状電極から成り、前記
出力用すだれ状電極の電極指の交差領域は、1個のグル
ープRi(i=1)から成るか、またはN個のグループ
i(i=1,2,……,N)と2つの前記グループRi
およびR(i+1)に挟まれた(Nー1)個の部分Qi{i=
1,2,……,(N−1)}から成り、前記各グループ
iは2つの部分RiaおよびRibと、それらに挟まれた
部分Ri mから成り、前記部分RiaおよびRibそれぞれの
電極指の方向は前記入力用すだれ状電極の電極指の方向
と平行で、前記部分RiaおよびRibそれぞれの電極周期
長は前記入力用すだれ状電極の電極周期長Pと等しく、
前記部分Rimの電極指は前記入力用すだれ状電極の電極
指に対し角αの傾きを有し、前記部分Rimの電極指に直
交する方向での電極指の周期長PRNは、前記電極周期長
Pとcosαとの積に等しく、前記部分Rimの電極交差幅
には、前記部分Rimの電極指の方向での交差幅LRPと、
前記入力用すだれ状電極の電極指に平行な方向での交差
幅LRNとの2種類があり、前記交差幅LRPは、前記交差
幅LRNとsecαとの積に等しいとともに、前記電極周期
長Pの半分とcosecαとの積に等しく、前記部分Qiの電
極指は前記入力用すだれ状電極の電極指に対し角±βの
傾きを有し、前記部分Qiの電極指に直交する方向での
電極指の周期長PQNは、前記電極周期長Pとcosβとの
積に等しく、前記部分Qiの電極交差幅には、前記部分
iの電極指の方向での交差幅LQPと、前記入力用すだ
れ状電極の電極指に平行な方向での交差幅LQNとの2種
類があり、前記交差幅LQPは前記交差幅LQNとsecβと
の積に等しく、前記部分RiaおよびRibそれぞれの電極
交差幅と、前記交差幅LRNと、前記交差幅LQNの合計
は、前記入力用すだれ状電極の電極交差幅Lとほぼ等し
く、前記入力用すだれ状電極は、電気信号を入力される
ことにより前記圧電基板に超音波を励振し、前記部分R
iaおよびRibは、前記超音波を電気信号EiaおよびEib
(i=1,2,……,N)にそれぞれ変換し、前記電気
信号EiaおよびEibを合成することにより生ずる電気信
号の振幅は零であり、前記入力用および出力用すだれ状
電極は、前記圧電基板において、前記部分RiaおよびR
ibそれぞれに対応する超音波伝搬路ZiaおよびZib(i
=1,2,……,N)を形成し、前記圧電基板における
位置FiaおよびFib(i=1,2,……,N)は前記超
音波伝搬路ZiaおよびZibにそれぞれ対応し、前記出力
用すだれ状電極は、前記位置FiaまたはFibに人指また
は物体が接触して前記超音波伝搬路ZiaまたはZibが遮
断されたときにのみ、前記電気信号EibまたはEiaを出
力し、前記情報処理部は、前記位置Fiaのうちの1つF
Xaに接触したことを、前記位置FXaと対を成す位置FXb
に対応する電気信号EXbが前記出力用すだれ状電極から
出力されることにより感知するか、または前記位置FXb
に接触したことを、前記位置FXaに対応する電気信号E
Xaが前記出力用すだれ状電極から出力されることにより
感知する。請求項2に記載の超音波タッチパネルは、前
記交差幅LQPが、前記電極周期長Pを前記グループRi
の数Nの2倍で除した値と、cosecβとの積に等しい。
請求項3に記載の超音波タッチパネルは、圧電基板と、
前記圧電基板の一方の板面に設けられた2つの超音波送
受波手段と、前記2つの超音波送受波手段に接続された
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少なくとも1組の入力用すだれ状
電極と、前記入力用すだれ状電極に対応する出力用すだ
れ状電極から成り、前記入力用すだれ状電極の電極指の
交差領域は、N個の部分Ai(i=1,2,……,N)
と、2つの前記部分AiおよびA(i+1)に挟まれた(N−
1)個の部分Bi{i=1,2,……,(N−1)}か
ら成り、前記出力用すだれ状電極の電極指の交差領域
は、(N+1)個の部分Ci{i=1,2,……,(N
+1)}と、2つの前記部分CiおよびC(i+1)に挟まれ
たN個の部分Di(i=1,2,……,N)から成り、
前記部分Aiの電極指の方向は前記部分Ciの電極指の方
向と平行で、前記部分Biの電極指は前記部分Aiの電極
指に対し角−βの傾きを有し、前記部分Biの電極指に
直交する方向での電極指の周期長PBNは、前記部分Ai
およびCiの電極周期長Pとcosβとの積に等しく、前記
部分Biの電極交差幅には、前記部分Biの電極指の方向
での交差幅LBPと、前記部分Aiの電極指に平行な方向
での交差幅LBNとの2種類があり、前記交差幅LBPは前
記交差幅LBNとsecβとの積に等しく、前記部分Diの電
極指は前記部分Ciの電極指に対し角αの傾きを有し、
前記部分Diの電極指に直交する方向での電極指の周期
長PDNは、前記電極周期長Pとcosαとの積に等しく、
前記部分Diの電極交差幅には、前記部分Diの電極指の
方向での交差幅LDPと、前記部分Ciの電極指に平行な
方向での交差幅LDNとの2種類があり、前記交差幅LDP
は、前記交差幅LDNとsecαとの積に等しいとともに、
前記電極周期長Pの半分とcosecαとの積に等しく、前
記部分Aiの電極指の交差幅および前記交差幅LBNの合
計は、前記部分Ciの電極指の交差幅および前記交差幅
DNの合計にほぼ等しく、前記入力用すだれ状電極は、
電気信号を入力されることにより前記圧電基板に超音波
を励振し、前記出力用すだれ状電極は、前記超音波をN
個の電気信号Eia(i=1,2,……,N)およびN個
の電気信号Eib(i=1,2,……,N)に変換し、前
記電気信号EiaおよびEibを合成することにより生ずる
電気信号の振幅は零であり、前記入力用および出力用す
だれ状電極は、前記圧電基板において、N個の超音波伝
搬路Zia(i=1,2,……,N)およびN個の超音波
伝搬路Zib(i=1,2,……,N)を形成し、前記超
音波伝搬路Ziaは前記部分AiとCiの間に、前記超音波
伝搬路Zibは前記部分AiとC(i+1)の間にあり、前記圧
電基板における位置FiaおよびFib(i=1,2,…
…,N)は前記超音波伝搬路ZiaおよびZibにそれぞれ
対応し、前記出力用すだれ状電極は、前記位置Fiaまた
はFibに人指または物体が接触して前記超音波伝搬路Z
iaまたはZibが遮断されたときにのみ、前記電気信号E
ibまたはEiaを出力し、前記情報処理部は、前記位置F
iaのうちの1つFXaに接触したことを、前記位置FXa
対を成す位置FXbに対応する電気信号EXbが前記出力用
すだれ状電極から出力されることにより感知するか、ま
たは前記位置FXbに接触したことを、前記位置FXaに対
応する電気信号EXaが前記出力用すだれ状電極から出力
されることにより感知する。請求項4に記載の超音波タ
ッチパネルは、前記交差幅LBPが、前記電極周期長Pを
前記部分Aiの数Nの2倍で除した値と、cosecβとの積
に等しい。請求項5に記載の超音波タッチパネルは、前
記情報処理部が増幅器および信号処理器から成り、前記
出力用すだれ状電極の出力端は、前記増幅器を介して前
記入力用すだれ状電極の入力端および前記信号処理器の
入力端に接続され、前記電気信号EiaおよびEibは、そ
れぞれ周波数fiaおよびfibを有し、前記信号処理器
は、接触した前記位置FXaを前記電気信号EXbの周波数
Xbを検出することにより特定するか、または接触した
前記位置FXbを前記電気信号EXaの周波数fXaを検出す
ることにより特定する。請求項6に記載の超音波タッチ
パネルは、前記各超音波送受波手段が2つの基準用すだ
れ状電極を含み、前記基準用すだれ状電極の一方は入力
用として、もう一方は出力用として用いられ、2つの前
記基準用すだれ状電極の電極指の方向は互いに平行で、
前記情報処理部は増幅器、位相比較器および信号処理器
から成り、前記もう一方の基準用すだれ状電極の出力端
は、前記増幅器を介して、前記一方の基準用すだれ状電
極および前記入力用すだれ状電極それぞれの入力端に接
続されるとともに前記位相比較器の入力端に接続され、
前記出力用すだれ状電極の出力端は前記位相比較器を介
して前記信号処理器の入力端に接続され、前記一方の基
準用すだれ状電極は、電気信号を入力されることにより
前記圧電基板に超音波を励振し、前記もう一方の基準用
すだれ状電極は、前記超音波を位相θbaseを有する電気
信号に変換して出力し、前記電気信号EiaおよびE
ibは、それぞれ位相θiaおよびθibを有し、前記位相比
較器は前記位相θbaseと、前記位相θiaまたはθibとの
差を検出し、前記信号処理器は、接触した前記位置FXa
を前記位相θbaseと前記電気信号EXbの位相θXbとの差
に基づいて特定するか、または接触した前記位置FXb
前記位相θbaseと前記電気信号EXaの位相θXaとの差に
基づいて特定する。請求項7に記載の超音波タッチパネ
ルは、前記電極周期長Pが前記圧電基板の厚さdよりも
大きく、前記入力用すだれ状電極は、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、前記圧電基板に前記電極周期長Pとほぼ等しい波長
を有する弾性波を励振する。請求項8に記載の超音波タ
ッチパネルは、前記電極周期長Pが前記圧電基板の厚さ
dの3分の1以下の値を有し、前記入力用すだれ状電極
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する。請求項9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、
前記圧電セラミックの分極軸の方向は前記圧電セラミッ
クの厚さ方向と平行である。請求項10に記載の超音波
タッチパネルは、一方の前記超音波送受波手段における
前記超音波伝搬路ZiaおよびZibと、もう一方の前記超
音波送受波手段における前記超音波伝搬路ZiaおよびZ
ibとが互いに直交している。
An ultrasonic touch panel according to claim 1, wherein a piezoelectric substrate, two ultrasonic transmitting / receiving means provided on one plate surface of said piezoelectric substrate, and said two ultrasonic waves. An ultrasonic touch panel comprising an information processing unit connected to a transmitting / receiving unit, wherein each of the ultrasonic transmitting / receiving units includes at least one set of input IDTs and an output IDT corresponding to the input IDTs. , And the intersecting region of the electrode fingers of the output IDT consists of one group R i (i = 1) or N groups R i (i = 1, 2,...). , N) and the two groups R i
And sandwiched R (i + 1) (N-1) pieces of partial Q i {i =
1,2, ......, (N-1 ) consists}, each group R i comprises two portions R ia and R ib, from a portion sandwiched by R i m to, the portion R ia and R The direction of each electrode finger of the ib is parallel to the direction of the electrode finger of the input IDT, and the electrode period length of each of the portions R ia and R ib is equal to the electrode period length P of the input IDT,
It said portion electrode fingers of the R im has an inclination of angle α with respect to the electrode fingers of said input interdigital transducer, periodicity P RN electrode fingers in a direction perpendicular to the electrode fingers of the part R im is the equal to the product of the interdigital periodicity P and cos [alpha], the electrode crossing width of the portion R im is the overlap length L RP in the direction of the electrode fingers of the part R im,
There are two types of crossing width L RN in the direction parallel to the electrode fingers of the input IDT, and the crossing width L RP is equal to the product of the crossing width L RN and secα and the electrode period equal to the product of half the cosecα length P, the electrode fingers of the part Q i has a slope of angle ± beta to the electrode fingers of said input interdigital transducer, perpendicular to the electrode fingers of the part Q i the periodicity P QN of the electrode fingers in the direction equal to the product of the electrode periodicity P and cos .beta, the portion in the electrode crossing width of Q i, the portion Q i overlap length L in the direction of the electrode fingers and QP, there are two types of cross width L QN in the direction parallel to the electrode fingers of said input interdigital transducer, the overlap length L QP is equal to the product of the overlap length L QN and Secbeta, said portion The sum of the electrode cross width of each of R ia and R ib , the cross width L RN, and the cross width L QN is the electrode of the input IDT. The input IDT is substantially equal to the crossing width L, and the input IDT electrode receives an electric signal to excite ultrasonic waves to the piezoelectric substrate, and
ia and R ib convert the ultrasonic waves into electrical signals E ia and E ib
(I = 1, 2,..., N), the amplitude of the electric signal generated by combining the electric signals E ia and E ib is zero, and the input and output IDTs are , In the piezoelectric substrate, the portions R ia and R
ib corresponding to the ultrasonic wave propagation paths Z ia and Z ib (i
= 1, 2,..., N), and positions F ia and F ib (i = 1, 2,..., N) on the piezoelectric substrate correspond to the ultrasonic propagation paths Z ia and Z ib , respectively. The output interdigital transducer is configured such that the electric signal E ib or the electric signal E ib is output only when a finger or an object comes into contact with the position F ia or F ib and the ultrasonic wave propagation path Z ia or Z ib is interrupted. E ia , and the information processing section outputs one of the positions F ia F
Xa is in contact with the position F Xa and the position F Xb
Electrical signals E Xb corresponding to senses by being output from the interdigital electrode and the output or the position F Xb
Is contacted with an electric signal E corresponding to the position F Xa.
Xa is sensed by being output from the output IDT. 3. The ultrasonic touch panel according to claim 2, wherein the intersection width L QP is equal to the electrode cycle length P in the group Ri.
Is equal to the product of the value obtained by dividing by twice the number N and cosecβ.
The ultrasonic touch panel according to claim 3, wherein a piezoelectric substrate,
An ultrasonic touch panel including two ultrasonic wave transmitting / receiving units provided on one plate surface of the piezoelectric substrate and an information processing unit connected to the two ultrasonic wave transmitting / receiving units. The wave means comprises at least one set of input interdigital transducers and an output interdigital transducer corresponding to the input interdigital transducer, and the intersecting regions of the input interdigital transducers have N portions A. i (i = 1, 2,..., N)
And the two parts A i and A (i + 1) (N−
1) number of partial B i {i = 1,2, ...... , (N-1)} consists, intersections of the electrode fingers of the output interdigital transducer, (N + 1) pieces of partial C i {i = 1,2, ..., (N
+1)} and N portions D i (i = 1, 2,..., N) sandwiched between the two portions C i and C (i + 1) ,
Said portion A direction of the electrode fingers of i is parallel to the direction of the electrode fingers of the portions C i, the electrode fingers of the portion B i has an inclination of angle -β with respect to the electrode fingers of the portions A i, the period length P BN electrode fingers in a direction perpendicular to the electrode fingers of the portions B i, the portion a i
And equal to the product of the interdigital periodicity P and cosβ of C i, the portion in the electrode crossing width B i, the overlap length L BP in the direction of the electrode fingers of the portion B i, the electrode of the portion A i There are two types of cross width L BN in the direction parallel to the finger, the overlap length L BP is equal to the product of the overlap length L BN and Secbeta, the electrode fingers of the part D i is the portion C i Has an angle α with respect to the electrode finger,
Periodicity P DN of the electrode fingers in a direction perpendicular to the electrode fingers of the part D i is equal to the product of the electrode periodicity P and cos [alpha],
The electrode crossing width of the portion D i is the overlap length L DP in the direction of the electrode fingers of the part D i, are two types of cross width L DN in the direction parallel to the electrode fingers of the portion C i Yes, the intersection width L DP
Is equal to the product of the intersection width L DN and secα,
The sum of the electrode finger intersection width and the intersection width L BN of the portion A i is equal to the product of half of the electrode cycle length P and cosec α, and the intersection width of the electrode finger of the portion C i and the intersection width L BN Almost equal to the sum of DN, the input IDT is
When an electric signal is input, an ultrasonic wave is excited on the piezoelectric substrate, and the output IDT converts the ultrasonic wave into N.
The electric signals E ia (i = 1, 2,..., N) and N electric signals E ib (i = 1, 2,..., N) are converted into the electric signals E ia and E ib. Are zero, and the input and output IDTs are connected to the N ultrasonic wave propagation paths Z ia (i = 1, 2,..., N) and N ultrasonic wave propagation paths Z ib (i = 1, 2,..., N), and the ultrasonic wave propagation path Z ia is provided between the portions A i and C i. The propagation path Z ib is between the portions A i and C (i + 1) , and positions F ia and F ib (i = 1, 2,... ) On the piezoelectric substrate.
.., N) respectively correspond to the ultrasonic wave propagation paths Z ia and Z ib , and the output interdigital transducer is connected to the position F ia or F ib when a finger or an object comes into contact with the ultrasonic wave propagation paths Z ia and Z ib.
Only when ia or Z ib is interrupted, the electric signal E
ib or Eia , and the information processing section outputs the position F
that it has contact with one F Xa of ia, or electrical signal E Xb corresponding to the position F Xb forming the position F Xa paired senses by being output from the interdigital electrode said output, or The contact with the position F Xb is sensed by outputting an electric signal Exa corresponding to the position F Xa from the output IDT. In the ultrasonic touch panel according to the fourth aspect, the intersection width L BP is equal to a product of a value obtained by dividing the electrode cycle length P by twice the number N of the portions A i and cosec β. The ultrasonic touch panel according to claim 5, wherein the information processing unit includes an amplifier and a signal processor, and an output end of the output IDT is connected to an input end of the input IDT via the amplifier. Connected to the input of the signal processor, the electrical signals E ia and E ib have frequencies f ia and f ib , respectively, and the signal processor indicates the contacted position F Xa to the electrical signal EX b identifying by either identifying or the position F Xb in contact for detecting the frequency f Xa of the electric signal E Xa by detecting the frequency f Xb. 7. The ultrasonic touch panel according to claim 6, wherein each of the ultrasonic wave transmitting and receiving means includes two reference interdigital transducers, one of the reference interdigital transducers being used for input and the other being used for output. The directions of the electrode fingers of the two reference IDTs are parallel to each other;
The information processing unit includes an amplifier, a phase comparator, and a signal processor, and an output end of the other reference IDT is connected to the one reference IDT and the input IDT via the amplifier. Connected to the input terminal of each of the phased electrodes and to the input terminal of the phase comparator,
The output end of the output IDT is connected to the input end of the signal processor via the phase comparator, and the one reference IDT is connected to the piezoelectric substrate by receiving an electric signal. Exciting the ultrasonic wave, the other reference IDT converts the ultrasonic wave into an electric signal having a phase θ base and outputs the electric signal, and outputs the electric signals E ia and E
ib have phases θ ia and θ ib , respectively, the phase comparator detects a difference between the phase θ base and the phase θ ia or θ ib, and the signal processor processes the position F Xa
Is determined based on the difference between the phase θ base and the phase θ Xb of the electric signal EXb , or the contacted position F Xb is determined by the difference between the phase θ base and the phase θ Xa of the electric signal EXa. Specify based on. 8. The ultrasonic touch panel according to claim 7, wherein the electrode cycle length P is larger than the thickness d of the piezoelectric substrate, and the input interdigital transducer is provided with the electrode cycle length P. 9.
, An elastic wave having a wavelength substantially equal to the electrode period length P is excited in the piezoelectric substrate. 9. The ultrasonic touch panel according to claim 8, wherein the electrode cycle length P has a value equal to or less than one third of the thickness d of the piezoelectric substrate, and the input IDT has an electrode cycle length P When an electric signal having a frequency substantially corresponding to the input is input, a surface acoustic wave having a wavelength substantially equal to the electrode period length P is excited near the surface of the one plate surface of the piezoelectric substrate. The ultrasonic touch panel according to claim 9, wherein the piezoelectric substrate is made of piezoelectric ceramic,
The direction of the polarization axis of the piezoelectric ceramic is parallel to the thickness direction of the piezoelectric ceramic. The ultrasonic touch panel according to claim 10, wherein the ultrasonic wave propagation paths Z ia and Z ib in one of the ultrasonic wave transmitting and receiving means and the ultrasonic wave propagation paths Z ia and Z ia in the other ultrasonic wave transmitting and receiving means. Z
ib are orthogonal to each other.

【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、その圧電基板の一方の板面に設けられた2つ
の超音波送受波手段と、2つの超音波送受波手段に接続
された情報処理部から成る。各超音波送受波手段は少な
くとも1組の入力用すだれ状電極と、入力用すだれ状電
極に対応する出力用すだれ状電極から成る。本発明の超
音波タッチパネルの第1の構造では、入力用すだれ状電
極は正規型の構造を有する。出力用すだれ状電極の電極
指の交差領域は、1個のグループRi(i=1)のみか
ら成るか、またはN個のグループRi(i=1,2,…
…,N)と2つのグループRiおよびR(i+1)に挟まれた
(Nー1)個の部分Qi{i=1,2,……,(N−
1)}から成る。各グループRiは2つの部分Riaおよ
びRibと、それらに挟まれた部分Rimから成る。部分R
iaおよびRibそれぞれの電極指の方向は入力用すだれ状
電極の電極指の方向と平行で、部分RiaおよびRibそれ
ぞれの電極周期長は入力用すだれ状電極の電極周期長P
と等しい。部分Rimの電極指は入力用すだれ状電極の電
極指に対し角αの傾きを有し、部分Rimの電極指に直交
する方向での電極指の周期長PRNは、電極周期長Pとco
sαとの積に等しい。部分Rimの電極交差幅には、部分
imの電極指の方向での交差幅LRPと、入力用すだれ状
電極の電極指に平行な方向での交差幅LRNとの2種類が
あり、交差幅LRPは、交差幅LRNとsecαとの積に等し
いとともに、電極周期長Pの半分とcosecαとの積に等
しい。部分Qiの電極指は入力用すだれ状電極の電極指
に対し角±βの傾きを有し、部分Qiの電極指に直交す
る方向での電極指の周期長PQNは、電極周期長Pとcos
βとの積に等しい。部分Qiの電極交差幅には、部分Qi
の電極指の方向での交差幅LQPと、入力用すだれ状電極
の電極指に平行な方向での交差幅LQNとの2種類があ
り、交差幅LQPは交差幅LQNとsecβとの積に等しい。
さらに、交差幅LQPは、電極周期長PをグループRi
数Nの2倍で除した値(P/2N)と、cosecβとの積
に等しい値をとることが可能である。部分RiaおよびR
ibそれぞれの電極交差幅と、交差幅LRNと、交差幅LQN
の合計は、入力用すだれ状電極の電極交差幅Lとほぼ等
しい。本発明の超音波タッチパネルの第1の構造では、
入力用すだれ状電極に電気信号を入力することにより圧
電基板に超音波を励振することができる。この超音波は
部分RiaおよびRibによって電気信号EiaおよびE
ib(i=1,2,……,N)にそれぞれ変換される。こ
のとき、電気信号EiaおよびEibを合成することにより
生ずる電気信号の振幅は零となる。これは、交差幅LRP
が、交差幅LRNとsecαとの積に等しいとともに、電極
周期長Pの半分とcosecαとの積に等しいことに起因す
る。入力用および出力用すだれ状電極は、圧電基板にお
いて、部分RiaおよびRibそれぞれに対応する超音波伝
搬路ZiaおよびZib(i=1,2,……,N)を形成す
る。つまり、入力用および出力用すだれ状電極の間に、
グループRiの数Nの2倍(2N個)の超音波伝搬路が
存在することになる。もしも、圧電基板における位置F
iaまたはFib(i=1,2,……,N)を人指または物
体が接触すると、位置FiaまたはFibそれぞれに対応す
る超音波伝搬路ZiaまたはZibが遮断され、このとき、
電気信号EibまたはEiaが出力用すだれ状電極から出力
される。情報処理部は、位置Fiaのうちの1つFXaに接
触したことを、その位置FXaと対を成す位置FXbに対応
する電気信号EXbが出力用すだれ状電極から出力される
ことにより感知している。同様にして情報処理部は、位
置FXbに接触したことを、位置FXaに対応する電気信号
Xaが出力用すだれ状電極から出力されることにより感
知している。このようにして、本発明の超音波タッチパ
ネルは、接触された圧電基板の位置FiaまたはFibにそ
れぞれ対応する電気信号EibまたはEiaを出力すること
を可能にしている。本発明の超音波タッチパネルの第2
の構造では、入力用すだれ状電極の電極指の交差領域
は、N個の部分Ai(i=1,2,……,N)と、2つ
の部分AiおよびA(i+1)に挟まれた(N−1)個の部分
i{i=1,2,……,(N−1)}から成り、出力
用すだれ状電極の電極指の交差領域は、(N+1)個の
部分Ci{i=1,2,……,(N+1)}と、2つの
部分CiおよびC(i+1)に挟まれたN個の部分Di(i=
1,2,……,N)から成る。部分Aiの電極指の方向
は部分Ciの電極指の方向と平行である。部分Biの電極
指は部分Aiの電極指に対し角−βの傾きを有し、部分
iの電極指に直交する方向での電極指の周期長P
BNは、部分AiおよびCiの電極周期長Pとcosβとの積
に等しい。部分Biの電極交差幅には、部分Biの電極指
の方向での交差幅LBPと、部分Aiの電極指に平行な方
向での交差幅LBNとの2種類がある。交差幅LBPは交差
幅LBNとsecβとの積に等しい。さらに、交差幅L
BPは、電極周期長Pを部分Aiの数Nの2倍で除した値
(P/2N)と、cosecβとの積に等しい値をとること
が可能である。部分Diの電極指は部分Ciの電極指に対
し角αの傾きを有し、部分Diの電極指に直交する方向
での電極指の周期長PDNは、電極周期長Pとcosαとの
積に等しい。部分Diの電極交差幅には、部分Diの電極
指の方向での交差幅LDPと、部分Ciの電極指に平行な
方向での交差幅LDNとの2種類がある。交差幅LDPは、
交差幅LDNとsecαとの積に等しいとともに、電極周期
長Pの半分とcosecαとの積に等しい。部分Aiの電極指
の交差幅および交差幅LBNの合計は、部分Ciの電極指
の交差幅および交差幅LDNの合計にほぼ等しい。本発明
の超音波タッチパネルの第2の構造では、入力用すだれ
状電極に電気信号を入力することにより圧電基板に超音
波を励振することができる。この超音波は出力用すだれ
状電極によってN個の電気信号Eia(i=1,2,…
…,N)およびN個の電気信号Eib(i=1,2,…
…,N)に変換される。電気信号EiaおよびEibを合成
することにより生ずる電気信号の振幅は零となる。これ
は、交差幅LDPが、交差幅LDNとsecαとの積に等しい
とともに、電極周期長Pの半分とcosecαとの積に等し
いことに起因する。入力用および出力用すだれ状電極
は、圧電基板において、N個の超音波伝搬路Zia(i=
1,2,……,N)およびN個の超音波伝搬路Zib(i
=1,2,……,N)を形成する。つまり、入力用およ
び出力用すだれ状電極の間に、部分Aiの数Nの2倍
(2N個)の超音波伝搬路が存在することになり、超音
波伝搬路Ziaは部分AiとCiの間に、超音波伝搬路Zib
は部分AiとC(i+1)の間にある。もしも、圧電基板にお
ける位置FiaまたはFib(i=1,2,……,N)を人
指または物体が接触すると、位置FiaまたはFibそれぞ
れに対応する超音波伝搬路ZiaまたはZibが遮断され、
このとき、電気信号EibまたはEiaが出力用すだれ状電
極から出力される。情報処理部は、位置Fiaのうちの1
つFXaに接触したことを、その位置FXaと対を成す位置
Xbに対応する電気信号EXbが出力用すだれ状電極から
出力されることにより感知している。同様にして情報処
理部は、位置FXbに接触したことを、位置FXaに対応す
る電気信号EXaが出力用すだれ状電極から出力されるこ
とにより感知している。このようにして、本発明の超音
波タッチパネルは、接触された圧電基板の位置Fiaまた
はFibにそれぞれ対応する電気信号EibまたはEiaを出
力することを可能にしている。本発明の超音波タッチパ
ネルでは、接触された位置FiaまたはFibを、出力電気
信号EibまたはEiaそれぞれの周波数fibまたはfia
よって特定することが可能である。この場合、情報処理
部は増幅器および信号処理器から成る。出力用すだれ状
電極の出力端は、増幅器を介して入力用すだれ状電極の
入力端および信号処理器の入力端に接続される。信号処
理器は、接触された位置FXaを電気信号EXbの周波数f
Xbを検出することにより特定する。同様にして、接触さ
れた位置FXbを電気信号EXaの周波数fXaを検出するこ
とにより特定する。本発明の超音波タッチパネルでは、
接触された位置FiaまたはFibを、出力電気信号Eib
たはEiaそれぞれの位相θibまたはθiaと、基準となる
位相θbaseとの差から特定することが可能である。この
場合、情報処理部は増幅器、位相比較器および信号処理
器から成り、各超音波送受波手段は2つの基準用すだれ
状電極を含み、その一方は入力用として、もう一方は出
力用として用いられる。2つの基準用すだれ状電極の電
極指の方向は互いに平行である。出力用としての基準用
すだれ状電極の出力端は、増幅器を介して、入力用とし
ての基準用すだれ状電極および入力用すだれ状電極それ
ぞれの入力端に接続されるとともに、位相比較器の入力
端に接続される。出力用すだれ状電極の出力端は位相比
較器を介して信号処理器の入力端に接続される。入力用
としての基準用すだれ状電極に電気信号を入力すると圧
電基板に超音波が励振され、この超音波は出力用として
の基準用すだれ状電極によって位相θbaseを有する電気
信号に変換して出力される。もしも位置FXbに接触する
と位相比較器において位相θbaseとθXaとの差(θbase
−θXa)が検出され、位置FXaに接触すると位相比較器
において位相θbaseとθibとの差(θbase−θib)が検
出される。信号処理器は、接触された位置FXaを位相差
(θbase−θXb)に基づいて特定する。同様にして、接
触された位置FXbを位相差(θbase−θXa)に基づいて
特定する。本発明の超音波タッチパネルでは、電極周期
長Pが圧電基板の厚さdよりも大きいような構造が可能
である。この場合、入力用すだれ状電極は、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、圧電基板に電極周期長Pとほぼ等しい波長を有す
る弾性波を励振することが可能となる。このような弾性
波を利用したデバイスでは、圧電基板のどちらか一方の
板面上における位置FiaまたはFibを接触すると、電気
信号EibまたはEiaが発生する。本発明の超音波タッチ
パネルでは、電極周期長Pが圧電基板の厚さdの3分の
1以下の値を有するような構造が可能である。この場
合、入力用すだれ状電極は、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、圧電基板
のすだれ状電極を有する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
とが可能となる。このような弾性表面波を利用したデバ
イスでは、圧電基板のすだれ状電極を有する方の板面上
における位置FiaまたはFibを接触すると、電気信号E
ibまたはEiaが発生する。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が厚さdの方向と平行であ
るような構造を採用することにより、設計しやすさに優
れたデバイスを提供することができる。本発明の超音波
タッチパネルでは、一方の超音波送受波手段における超
音波伝搬路ZiaおよびZibと、もう一方の超音波送受波
手段における超音波伝搬路ZiaおよびZibとが互いに直
交す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
標によって接触位置を表わすことが可能となる。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An ultrasonic touch panel according to the present invention is connected to a piezoelectric substrate, two ultrasonic wave transmitting / receiving means provided on one plate surface of the piezoelectric substrate, and two ultrasonic wave transmitting / receiving means. It consists of an information processing unit. Each ultrasonic wave transmitting / receiving means comprises at least one set of input IDTs and output IDTs corresponding to the input IDTs. In the first structure of the ultrasonic touch panel of the present invention, the input IDT has a regular structure. The intersecting region of the electrode fingers of the output IDT consists of only one group R i (i = 1) or N groups R i (i = 1, 2,...).
, N) and (N-1) parts Q i ii = 1, 2,..., (N− ) sandwiched between two groups R i and R (i + 1)
1) Consists of}. Each group R i comprises two parts R ia and R ib and a part R im sandwiched between them. Part R
The direction of the electrode fingers of ia and R ib is parallel to the direction of the electrode fingers of the input IDT, and the electrode cycle length of the portions R ia and R ib is the electrode pitch P of the input IDT.
Is equal to Partial electrode fingers of the R im has an inclination of angle α with respect to the electrode fingers of the input IDT, the moiety R periodicity P RN electrode fingers in a direction perpendicular to the electrode fingers of the im, the electrode periodicity P And co
Equal to the product of sα. The electrode cross width of the portion R im, and overlap length L RP in the direction of the electrode finger portions R im, there are two types of cross width L RN in the direction parallel to the electrode fingers of the input IDT , The intersection width L RP is equal to the product of the intersection width L RN and secα, and equal to the product of half the electrode period length P and cosec α. Partial electrode fingers of Q i has a slope of angle ± beta to the electrode fingers of the input IDT, the period length P QN of the electrode fingers in a direction perpendicular to the electrode fingers of the part Q i, interdigital periodicity P and cos
Equal to the product of β. The electrode cross width portion Q i, part Q i
And overlap length L QP in the direction of the electrode fingers, there are two types of cross width L QN in the direction parallel to the electrode fingers of the input interdigital transducer, overlap length L QP is the overlap length L QN and secβ Equal to the product of
Furthermore, the intersection width L QP can take a value equal to a product of a value (P / 2N) obtained by dividing the electrode period length P by twice the number N of the groups R i and cosec β. Parts R ia and R
ib , electrode cross width, cross width L RN , cross width L QN
Is substantially equal to the electrode intersection width L of the input IDT. In the first structure of the ultrasonic touch panel of the present invention,
By inputting an electric signal to the input IDT, ultrasonic waves can be excited on the piezoelectric substrate. This ultrasonic wave is transmitted by the parts R ia and R ib to the electric signals E ia and E
ib (i = 1, 2,..., N). At this time, the amplitude of the electric signal generated by combining the electric signals E ia and E ib becomes zero. This is the intersection width L RP
Is equal to the product of the intersection width L RN and secα and equal to the product of half the electrode period length P and cosecα. The input and output IDTs form ultrasonic propagation paths Z ia and Z ib (i = 1, 2,..., N) corresponding to the portions R ia and R ib on the piezoelectric substrate. In other words, between the input and output IDTs,
So that the ultrasonic wave propagation path of twice the number N of groups R i (2N pieces) are present. If the position F on the piezoelectric substrate
ia or F ib (i = 1,2, ...... , N) when a person finger or object contacting, ultrasonic propagation path Z ia or Z ib corresponding to the position F ia or F ib is cut off, this time ,
An electrical signal E ib or E ia is output from the output IDT. The information processing unit may be that in contact with one F Xa of the position F ia, the electric signal E Xb corresponding to the position F Xb and forming a position F Xa paired output from the output interdigital transducer Is sensed by The information processing unit in the same manner are sensed by that in contact with the position F Xb, the electric signal E Xa corresponding to the position F Xa is output from the output interdigital transducer. In this manner, the ultrasonic touch panel of the present invention can output the electric signal E ib or E ia corresponding to the position F ia or F ib of the contacted piezoelectric substrate, respectively. Second ultrasonic touch panel of the present invention
In the above structure, the intersecting regions of the electrode fingers of the input IDT are divided into N parts A i (i = 1, 2,..., N) and two parts A i and A (i + 1) . (N−1) parts B i {i = 1, 2,..., (N−1)} sandwiched therebetween, and the intersection area of the electrode fingers of the output IDT is (N + 1) The part C i {i = 1, 2,..., (N + 1)} and the N parts D i (i = 2) sandwiched between the two parts C i and C (i + 1)
1, 2,..., N). The direction of the electrode finger of the part A i is parallel to the direction of the electrode finger of the part C i . The electrode finger portion B i has an inclination of angle -β with respect to the electrode finger portions A i, the period length of the electrode fingers in a direction perpendicular to the electrode fingers of the portions B i P
BN is equal to the product of the electrode period length P of the parts A i and C i and cos β. The electrode cross width of the portion B i, there are two types of the cross width L BP in the direction of the electrode finger portion B i, the overlap length L BN in the direction parallel to the electrode fingers of the portions A i. The intersection width L BP is equal to the product of the intersection width L BN and secβ. Further, the intersection width L
BP is a value obtained by dividing twice the number N of the electrode periodicity P part A i (P / 2N), it is possible to take a value equal to the product of the Cosecbeta. Part D i electrode fingers has an inclination of angle α with respect to the electrode finger portions C i, periodicity P DN of the electrode fingers in a direction perpendicular to the electrode fingers of the part D i is the electrode periodicity P and cosα Equal to the product of The electrode cross width of the portion D i, there are two types of the cross width L DP in the direction of the electrode finger portions D i, the overlap length L DN in the direction parallel to the electrode fingers of the portion C i. The intersection width L DP is
It is equal to the product of the intersection width L DN and secα and equal to the product of half of the electrode period length P and cosec α. Partial sum of A i intersection width and overlap length L BN of the electrode fingers is approximately equal to the sum of the cross width of the electrode finger portions C i and overlap length L DN. In the second structure of the ultrasonic touch panel according to the present invention, ultrasonic waves can be excited on the piezoelectric substrate by inputting an electric signal to the input IDT. The ultrasonic waves are output by the output IDT electrodes into N electrical signals E ia (i = 1, 2,...).
.., N) and N electric signals E ib (i = 1, 2,...)
.., N). The amplitude of the electric signal generated by combining the electric signals E ia and E ib becomes zero. This is because the intersection width L DP is equal to the product of the intersection width L DN and secα and equal to the product of half the electrode period length P and cosec α. The input and output IDTs are connected to N ultrasonic wave propagation paths Z ia (i =
1, 2,..., N) and N ultrasonic propagation paths Z ib (i
= 1, 2,..., N). That is, there are twice as many (2N) ultrasonic propagation paths as the number N of the parts A i between the input and output IDTs, and the ultrasonic propagation paths Z ia are equal to the parts A i . During C i, the ultrasonic wave propagation path Z ib
Lies between the parts A i and C (i + 1) . If a finger or an object touches the position F ia or F ib (i = 1, 2,..., N) on the piezoelectric substrate, the ultrasonic wave propagation path Z ia or Z corresponding to the position F ia or F ib respectively. ib is shut off,
At this time, the electric signal E ib or E ia is output from the output IDT. The information processing section determines one of the positions F ia
One F Xa that contacts the is sensed by an electrical signal E Xb corresponding to the position F Xb and forming a position F Xa and pair is outputted from the output interdigital transducer. The information processing unit in the same manner are sensed by that in contact with the position F Xb, the electric signal E Xa corresponding to the position F Xa is output from the output interdigital transducer. In this manner, the ultrasonic touch panel of the present invention can output the electric signal E ib or E ia corresponding to the position F ia or F ib of the contacted piezoelectric substrate, respectively. In the ultrasonic touch panel of the present invention, the touched position F ia or F ib can be specified by the frequency f ib or f ia of the output electric signal E ib or E ia, respectively. In this case, the information processing unit includes an amplifier and a signal processor. The output end of the output IDT is connected via an amplifier to the input end of the input IDT and the input end of the signal processor. The signal processor determines the touched position F Xa as the frequency f of the electric signal E Xb .
Specified by detecting Xb . Similarly, the touched position F Xb is specified by detecting the frequency f Xa of the electric signal E Xa . In the ultrasonic touch panel of the present invention,
The touched position F ia or F ib can be specified from the difference between the phase θ ib or θ ia of the output electric signal E ib or E ia, respectively, and the reference phase θ base . In this case, the information processing unit includes an amplifier, a phase comparator, and a signal processor, and each ultrasonic transmitting / receiving means includes two reference IDTs, one of which is used for input and the other is used for output. Can be The directions of the electrode fingers of the two reference IDTs are parallel to each other. The output terminal of the reference IDT for output is connected to the input terminal of the IDT for reference and the input terminal of the IDT for input via an amplifier, and the input terminal of the phase comparator. Connected to. The output terminal of the output IDT is connected to the input terminal of the signal processor via a phase comparator. When an electric signal is input to the reference interdigital transducer for input, an ultrasonic wave is excited on the piezoelectric substrate, and the ultrasonic wave is converted into an electric signal having a phase θ base by the reference interdigital transducer for output and output. Is done. If the position F Xb is touched, the difference between the phases θ base and θ Xabase
−θ Xa ) is detected, and when it comes into contact with the position F Xa , the difference (θ base −θ ib ) between the phases θ base and θ ib is detected by the phase comparator. The signal processor specifies the touched position F Xa based on the phase difference (θ base −θ Xb ). Similarly, the touched position F Xb is specified based on the phase difference (θ base −θ Xa ). In the ultrasonic touch panel of the present invention, a structure in which the electrode cycle length P is larger than the thickness d of the piezoelectric substrate is possible. In this case, the input IDT is capable of exciting an elastic wave having a wavelength substantially equal to the electrode period length P to the piezoelectric substrate by receiving an electric signal having a frequency substantially corresponding to the electrode period length P. Becomes In a device using such an elastic wave, when a position F ia or F ib on one of the plate surfaces of the piezoelectric substrate is brought into contact, an electric signal E ib or E ia is generated. In the ultrasonic touch panel of the present invention, a structure in which the electrode cycle length P has a value equal to or less than one third of the thickness d of the piezoelectric substrate is possible. In this case, the input interdigital transducer receives an electric signal having a frequency substantially corresponding to the electrode periodic length P, so that the electrode periodic length P is located near the surface of the plate surface of the piezoelectric substrate having the interdigital transducer. It is possible to excite surface acoustic waves having substantially the same wavelength. In a device using such a surface acoustic wave, when a position F ia or F ib on the surface of the piezoelectric substrate having the interdigital electrodes is brought into contact, an electric signal E is generated.
Either ib or Eia occurs. The ultrasonic touch panel of the present invention employs a piezoelectric ceramic as the piezoelectric substrate and adopts a structure in which the direction of the polarization axis of the piezoelectric ceramic is parallel to the direction of the thickness d. Device can be provided. In the ultrasonic touch panel of the present invention, the ultrasonic propagation path Z ia and Z ib in one ultrasonic transmitter means and an ultrasonic propagation path Z ia and Z ib at the other ultrasonic transmitter means perpendicular to each other By adopting the structure, it is possible to represent the contact position by two-dimensional coordinates with their propagation paths orthogonal to each other as the X axis and the Y axis, respectively.

【実施例】図1は本発明の超音波タッチパネルの第1の
実施例を示す平面図である。本実施例は圧電基板1、X
軸方向の超音波送受波手段X、Y軸方向の超音波送受波
手段Yおよび情報処理部Zから成る。但し、図1では圧
電基板1、超音波送受波手段XおよびYのみが描かれて
いる。各超音波送受波手段は、入力用すだれ状電極2お
よび出力用すだれ状電極3から成る。すだれ状電極2お
よび3はアルミニウム薄膜で成り、10対の電極指を有
し、圧電基板1の上端面に設けられている。圧電基板1
は厚さdが1.5mmの圧電セラミックで成り、その分
極軸の方向は厚さdの方向と平行である。図2はすだれ
状電極2と3との間の相対的な構造を示す図である。す
だれ状電極2は正規型の構造を有し、その電極周期長P
は1.7mmで、電極交差幅Lは15mmである。すだ
れ状電極3の電極指の交差領域は、1個のグループR1
から成り、グループR1は2つの部分R1aおよびR1b
それらに挟まれた部分R1mから成る。部分R1aおよびR
1bそれぞれの電極指の方向はすだれ状電極2の電極指の
方向と平行で、部分R1aおよびR1bそれぞれの電極周期
長はすだれ状電極2の電極周期長Pと等しい。図3は部
分R1mの拡大平面図である。部分R1mの電極指はすだれ
状電極2の電極指に対し角αの傾きを有し、部分R1m
電極指に直交する方向での電極指の周期長PRNは、電極
周期長Pとcosαとの積に等しい。部分R1mの電極交差
幅には、部分R1mの電極指の方向での交差幅LRPと、す
だれ状電極2の電極指に平行な方向での交差幅LRNとの
2種類がある。交差幅LRPは、交差幅LRNとsecαとの
積に等しいとともに、電極周期長Pの半分とcosecαと
の積に等しい。なお、部分R1aおよびR1bそれぞれの電
極交差幅(7mm)と、部分R1mの交差幅LRN(1m
m)の合計は、すだれ状電極2の電極交差幅L(15m
m)と等しい。図4は図1の超音波タッチパネルの回路
構成図である。図4の回路には情報処理部Zが含まれ、
情報処理部Zは増幅器4および信号処理器5から成る。
すだれ状電極3の出力端は、増幅器4を介してすだれ状
電極2の入力端および信号処理器5の入力端に接続され
ている。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2に入力すると、圧電基板1に電極周期
長Pとほぼ等しい波長を有する弾性波が励振される。こ
の弾性波は部分R1aおよびR1bによって周波数f1aおよ
びf1bを有する電気信号E1aおよびE1bにそれぞれ変換
される。このとき、電気信号E1aおよびE1bを合成する
ことにより生ずる電気信号の振幅は零となる。すだれ状
電極2および3は、圧電基板1において、部分R1aおよ
びR1bそれぞれに対応する超音波伝搬路Z1aおよびZ1b
を形成する。もしも、圧電基板1の上端面または下端面
において、位置F1bを人指または物体が接触して超音波
伝搬路Z1bが遮断されると、超音波伝搬路Z1aに対応す
る電気信号E1aがすだれ状電極3から出力される。同様
にして、位置F1aを接触して超音波伝搬路Z1aが遮断さ
れると、電気信号E1bが出力される。つまり、圧電基板
1の上端面または下端面を接触しない場合には、すだれ
状電極3から電気信号が出力されることはないが、位置
1bを接触すると周波数f1aを有する電気信号E1aが、
位置F1aを接触すると周波数f1bを有する電気信号E1b
が信号処理器5で検出される。このようにして、信号処
理器5で検出される電気信号の周波数から、位置F1a
よびF1bのどちらに接触したかが分かる。しかも、超音
波送受波手段Xに関する接触位置と、超音波送受波手段
Yに関する接触位置は同時に検出される。本実施例で
は、2つの超音波送受波手段XおよびYが用いられ、超
音波送受波手段Xにおける超音波伝搬路Z1aおよびZ1b
と、超音波送受波手段Yにおける超音波伝搬路Z1aおよ
びZ1bとが互いに直交していることから、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
元の座標によって接触位置を表わすことが可能となる。
すだれ状電極3から出力される電気信号E1aまたはE1b
は増幅器4によって増幅され、増幅された電気信号の一
部はすだれ状電極2に再び入力される。このようにし
て、接触時にのみ超音波伝搬路Z1aまたはZ1bを遅延素
子とする発振器が構成されることから、低消費電力駆動
が可能となるばかりでなく、回路構成も簡単になる。図
5は圧電基板1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、弾性波
の周波数fと圧電基板1の厚さdとの積(fd)との関
係を示す特性図である。但し、圧電基板1を伝搬する弾
性波の横波速度は2450m/sで、縦波速度は439
0m/sである。たとえば、すだれ状電極2に加えられ
る電気的エネルギーがS0モードの弾性波に変換される
ときのfd値は約1.3MHz・mmで、k2は最大値
の約12.4%を示す。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LiNbO3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。図6は圧電基板1を伝搬する弾性波の
速度分散曲線を示す特性図であり、fd値に対する各モ
ードの位相速度を示す図である。●印は、すだれ状電極
2に加えられる電気的エネルギーが各モードの弾性波に
最も効率よく変換されるfd値(図5から算出した値
で、k2が最大値を示すfd値)を示す。●印における
位相速度はいずれも3500m/s近傍の値を示すこと
がわかる。図7は本発明の超音波タッチパネルの第2の
実施例を示す平面図である。本実施例は圧電基板1、X
軸方向の超音波送受波手段X、Y軸方向の超音波送受波
手段Yおよび情報処理部Zから成る。但し、図7では圧
電基板1、超音波送受波手段XおよびYのみが描かれて
いる。各超音波送受波手段は、4つのすだれ状電極2お
よびそれらに対応する4つのすだれ状電極3から成る。
図8は図7の超音波タッチパネルの回路構成図である。
図8の回路ではスイッチ6と情報処理部Zが含まれ、情
報処理部Zは増幅器4および信号処理器5から成る。す
だれ状電極3の出力端は互いに1つの接続点で接続さ
れ、その接続点は、増幅器4を介してスイッチ6の入力
端および信号処理器5の入力端に接続されている。スイ
ッチ6は、4つのすだれ状電極2に順番に電気信号を入
力する機能を有する。スイッチ6を介してすだれ状電極
2から電気信号を入力すると、圧電基板1に弾性波が励
振される。この弾性波は部分R1aおよびR1bによって、
周波数f1aおよびf1bを有する電気信号E1aおよびE1b
にそれぞれ変換される。もしも、圧電基板1の上端面ま
たは下端面において、超音波送受波手段Xの中の1つの
すだれ状電極2とそれに対応するすだれ状電極3との間
にある位置F1bを接触すると電気信号E1aが、位置F1a
を接触すると電気信号E1bが信号処理器5で検出され
る。このようにして、信号処理器5で検出される電気信
号の周波数と、電気信号が検出された時に接続されてい
た唯1つのすだれ状電極2を判別することにより接触位
置が明らかになる。超音波送受波手段Yに関しても同様
である。超音波送受波手段Xに関する接触位置と、超音
波送受波手段Yに関する接触位置は同時に検出される。
すだれ状電極3から出力される電気信号E1aまたはE1b
は増幅器4によって増幅され、増幅された電気信号の一
部はスイッチ6を介してすだれ状電極2に再び入力され
る。このようにして、接触時にのみ超音波伝搬路Z1a
たはZ1bを遅延素子とする発振器が構成されることか
ら、低消費電力駆動が可能となるばかりでなく、回路構
成も簡単になる。図9は本発明の超音波タッチパネルの
第3の実施例を示す平面図である。本実施例は圧電基板
1、X軸方向の超音波送受波手段X、Y軸方向の超音波
送受波手段Yおよび情報処理部Zから成る。但し、図9
では圧電基板1、超音波送受波手段XおよびYのみが描
かれている。各超音波送受波手段は、基準用すだれ状電
極7および8と、4つのすだれ状電極2およびそれらに
対応する4つのすだれ状電極3から成る。すだれ状電極
7および8は正規型の構造を有し、その電極周期長Pは
1.7mmである。図10は図9の超音波タッチパネル
の回路構成図である。図10の回路では増幅器4、スイ
ッチ6および情報処理部Zが含まれ、情報処理部Zは増
幅器9、位相比較器10および信号処理器5から成る。
すだれ状電極3の出力端は互いに1つの接続点で接続さ
れ、その接続点は、増幅器4を介して位相比較器10の
入力端に接続されている。すだれ状電極8の出力端は、
増幅器9を介して、すだれ状電極7の入力端およびスイ
ッチ6の入力端に接続されるとともに位相比較器10の
入力端に接続されている。スイッチ6は、4つのすだれ
状電極2に順番に電気信号を入力する機能を有する。す
だれ状電極7から電気信号を入力すると圧電基板1に弾
性波が励振される。この弾性波はすだれ状電極8によっ
て位相θbaseを有する電気信号に変換され出力されて、
増幅器9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7およびスイッチ6に入力される。
このようにして、すだれ状電極7と8との間の超音波伝
搬路を遅延素子とする発振器を構成することができる。
増幅された電気信号の残部は位相比較器10に入力さ
れる。スイッチ6を介してすだれ状電極2から電気信号
を入力すると、圧電基板1に弾性波が励振される。この
弾性波は部分R1aおよびR1bによって、位相θ1aおよび
θ1bを有する電気信号E1aおよびE1bにそれぞれ変換さ
れる。もしも、圧電基板1の上端面または下端面におい
て、超音波送受波手段Xの中の1つのすだれ状電極2と
それに対応するすだれ状電極3との間にある位置F1b
接触すると電気信号E1aが、位置F1aを接触すると電気
信号E1bがそのすだれ状電極3から出力される。このと
き、位相比較器10では位相θbaseと、位相θ1aまたは
θ1bとの差が検出される。信号処理器5はこの位相差
と、この位相差が検出された時に接続されていた唯1つ
のすだれ状電極2を判別することにより接触位置を特定
している。超音波送受波手段Yに関しても同様である。
超音波送受波手段Xに関する接触位置と、超音波送受波
手段Yに関する接触位置は同時に検出される。図11は
本発明の超音波タッチパネルの第4の実施例を示す平面
図である。本実施例は図1の出力用すだれ状電極3が出
力用すだれ状電極11に置き換わった構造を有する。図
12はすだれ状電極2と11との間の相対的な構造を示
す図である。すだれ状電極11は10対の電極指を有
し、その電極指の交差領域は、2個のグループR1およ
びR2と1個の部分Q1から成り、部分Q1はグループR1
およびR2の間にある。グループR1は2つの部分R1a
よびR1bとそれらに挟まれた部分R1mから成り、グルー
プR2は2つの部分R2aおよびR2bとそれらに挟まれた
部分R2mから成る。部分R1a,R1b,R2aおよびR2b
れぞれの電極指の方向はすだれ状電極2の電極指の方向
と平行で、部分R1a,R1b,R2aおよびR2bそれぞれの
電極周期長はすだれ状電極2の電極周期長Pと等しい。
部分R1mおよびR2mの構造は図2に示されている構造と
同様である。図13は部分Q1の拡大平面図である。部
分Q1の電極指はすだれ状電極2の電極指に対し角−β
の傾きを有する。本実施例では、このように−βの傾き
を有するが、+βの傾きを有する場合も可能である。部
分Q1の電極指に直交する方向での電極指の周期長PQN
は、電極周期長Pとcosβとの積に等しい。部分Q1の電
極交差幅には、部分Q1の電極指の方向での交差幅LQP
と、すだれ状電極2の電極指に平行な方向での交差幅L
QNとの2種類がある。交差幅LQPは、交差幅LQNとsec
βとの積に等しく、また、電極周期長Pを4で除した値
(P/4)とcosecβとの積に等しい。なお、部分
1a,R1b,R2aおよびR2bそれぞれの電極交差幅(3
mm)と、部分R1mおよびR2mそれぞれの交差幅L
RN(1mm)と、部分Q1の交差幅LQN(1mm)の合
計は、すだれ状電極2の電極交差幅L(15mm)と等
しい。図11の第4の実施例の超音波タッチパネルを駆
動する場合、図4の回路構成が用いられる。但し、図4
のすだれ状電極3はすだれ状電極11に置き換えられ
る。すだれ状電極2から電気信号を入力することにより
圧電基板1に励振された弾性波は、部分R1a,R1b,R
2aおよびR2bによって、周波数f1a,f1b,f2aおよび
2bを有する電気信号E1a,E1b,E2aおよびE2bにそ
れぞれ変換される。電気信号E1aおよびE1bを合成する
ことにより生ずる電気信号の振幅および電気信号E2a
よびE2bを合成することにより生ずる電気信号の振幅は
ともに零となる。すだれ状電極2および11は、圧電基
板1において、部分R1a,R1b,R2aおよびR2bそれぞ
れに対応する超音波伝搬路Z1a,Z1b,Z2aおよびZ2b
を形成する。もしも、圧電基板1の上端面または下端面
において位置F1b,F1a,F2bまたはF2aを接触する
と、周波数f1a,f1b,f2aまたはf2bを有する電気信
号E1a,E1b,E2aまたはE2bが信号処理器5で検出さ
れる。このようにして、信号処理器5で検出される電気
信号の周波数から、位置F1a,F1b,F2aおよびF2b
どれに接触したかが分かる。しかも、超音波送受波手段
Xに関する接触位置と、超音波送受波手段Yに関する接
触位置は同時に検出される。第4の実施例の超音波タッ
チパネルでは、各超音波送受波手段が4つのすだれ状電
極2およびそれらに対応する4つのすだれ状電極11か
ら成る構造、すなわち、図7のすだれ状電極3がすだれ
状電極11に置き換わった構造が可能である。このよう
な構造の超音波タッチパネルを駆動する場合、図8の回
路構成が用いられる。但し、図8のすだれ状電極3はす
だれ状電極11に置き換えられる。スイッチ6を介して
すだれ状電極2から電気信号を入力することにより圧電
基板1に励振された弾性波は、部分R1a,R1b,R2a
よびR2bによって、周波数f1a,f1b,f2aおよびf2b
を有する電気信号E1a,E1b,E2aおよびE2bにそれぞ
れ変換される。もしも、圧電基板1の上端面または下端
面において、超音波送受波手段Xの中の1つのすだれ状
電極2とそれに対応するすだれ状電極3との間にある位
置F1b,F1a,F2bまたはF2aを接触すると、電気信号
1a,E1b,E2aまたはE2bが信号処理器5で検出され
る。このようにして、信号処理器5で検出される電気信
号の周波数と、電気信号が検出された時に接続されてい
た唯1つのすだれ状電極2を判別することにより接触位
置が明らかになる。超音波送受波手段Yに関しても同様
である。また、第4の実施例の超音波タッチパネルで
は、各超音波送受波手段が基準用すだれ状電極7および
8と、4つのすだれ状電極2およびそれらに対応する4
つのすだれ状電極11から成る構造、すなわち、図9の
すだれ状電極3がすだれ状電極11に置き換わった構造
が可能である。このような構造の超音波タッチパネルを
駆動する場合、図10の回路構成が用いられる。但し、
図10のすだれ状電極3はすだれ状電極11に置き換え
られる。スイッチ6を介してすだれ状電極2から電気信
号を入力することにより圧電基板1に励振された弾性波
は、部分R1a,R1b,R2aおよびR2bによって位相
θ1a,θ1b,θ2aまたはθ2bを有する電気信号E1a,E
1b,E2aまたはE2bにそれぞれ変換される。もしも、圧
電基板1の上端面または下端面において、超音波送受波
手段Xの中の1つのすだれ状電極2とそれに対応するす
だれ状電極3との間にある位置F1b,F1a,F2bまたは
2aを接触すると、電気信号E1a,E1b,E2aまたはE
2bがそのすだれ状電極3から出力される。このとき、位
相比較器10ではすだれ状電極8から出力された電気信
号の位相θbaseと、位相θ1a,θ1b,θ2aまたはθ2b
の差が検出される。信号処理器5はこの位相差と、この
位相差が検出された時に接続されていた唯1つのすだれ
状電極2を判別することにより接触位置を特定してい
る。超音波送受波手段Yに関しても同様である。図14
は本発明の超音波タッチパネルの第5の実施例を示す平
面図である。本実施例は図1の入力用すだれ状電極2お
よび出力用すだれ状電極3が入力用すだれ状電極12お
よび出力用すだれ状電極13に置き換わった構造を有す
る。図15はすだれ状電極12と13との間の相対的な
構造を示す図である。すだれ状電極12および13は1
0対の電極指を有する。すだれ状電極12の電極指の交
差領域は、2個の部分A1およびA2と1個の部分B1
ら成り、部分B1は部分A1およびA2の間にある。ま
た、すだれ状電極13の電極指の交差領域は、3個の部
分C1,C2およびC3と、2個の部分D1およびD2から
成り、部分D1は部分C1およびC2の間にあり、部分D2
は部分C2およびC3の間にある。部分A1およびA2それ
ぞれの電極指の方向は、部分C1,C2およびC3それぞ
れの電極指の方向と平行である。部分A1,A2,C1
2およびC3それぞれの電極周期長Pは1.7mmであ
る。図16は部分B1の拡大平面図である。部分B1の電
極指は部分A1およびA2の電極指に対し角−βの傾きを
有し、部分B1の電極指に直交する方向での電極指の周
期長PBNは、電極周期長Pとcosβとの積に等しい。部
分B1の電極交差幅には、部分B1の電極指の方向での交
差幅LBPと、部分A1およびA2の電極指に平行な方向で
の交差幅LBNとの2種類がある。交差幅LBPは交差幅L
BNとsecβとの積に等しい。さらに、交差幅LBPは、電
極周期長Pを4で除した値(P/4)とcosecβとの積
に等しい。図17は部分D1の拡大平面図である。部分
2も部分D1と同様な構造を成す。部分D1の電極指は
部分C1,C2およびC3の電極指に対し角αの傾きを有
し、部分D1の電極指に直交する方向での電極指の周期
長PDNは、電極周期長Pとcosαとの積に等しい。部分
1の電極交差幅には、部分D1の電極指の方向での交差
幅LDPと、部分C1,C2およびC3の電極指に平行な方
向での交差幅LDNとの2種類がある。交差幅LDPは、交
差幅LDNとsecαとの積に等しいとともに、電極周期長
Pの半分とcosecαとの積に等しい。部分D2についても
同様である。部分A1およびA2それぞれの電極交差幅
(7mm)と、部分B1の交差幅LBN(1mm)の合計
(15mm)は、部分C1およびC3それぞれの電極交差
幅(3mm)と、部分C2の電極交差幅(7mm)と、
部分D1およびD2それぞれの交差幅LD N(1mm)の合
計(15mm)に等しい。図14の第5の実施例の超音
波タッチパネルを駆動する場合、図4の回路構成が用い
られる。但し、図4のすだれ状電極2および3はすだれ
状電極12および13に置き換えられる。すだれ状電極
12から電気信号を入力することにより圧電基板1に励
振された弾性波はすだれ状電極13によって2個の電気
信号E1aおよびE2aと、2個の電気信号E1bおよびE2b
に変換される。電気信号E1aおよびE1bを合成すること
により生ずる電気信号の振幅は零となり、電気信号E2a
およびE2bを合成することにより生ずる電気信号の振幅
は零となる。すだれ状電極12および13は、圧電基板
1において、2個の超音波伝搬路Z1aおよびZ2aと、2
個の超音波伝搬路Z1bおよびZ2bを形成する。超音波伝
搬路Z1aは部分A1とC1との間に、超音波伝搬路Z1b
部分A1とC2との間に、超音波伝搬路Z2aは部分A2
2との間に、超音波伝搬路Z2bは部分A2とC3との間
にそれぞれ存在する。もしも、圧電基板1の上端面また
は下端面において位置F1b,F1a,F2bまたはF2aを接
触すると、周波数f1a,f1b,f2aまたはf2bを有する
電気信号E1a,E1b,E2aまたはE2bが信号処理器5で
検出される。このとき、位置F1b,F1a,F2bまたはF
2aを接触してもしなくても部分D1およびD2で変換され
る電気信号が出力されることはない。このようにして、
信号処理器5で検出される電気信号の周波数から、位置
1a,F1b,F2aおよびF2bのどれに接触したかが分か
る。しかも、超音波送受波手段Xに関する接触位置と、
超音波送受波手段Yに関する接触位置は同時に検出され
る。第5の実施例の超音波タッチパネルでは、各超音波
送受波手段が4つのすだれ状電極12およびそれらに対
応する4つのすだれ状電極13から成る構造、すなわ
ち、図7のすだれ状電極2および3がすだれ状電極12
および13に置き換わった構造が可能である。このよう
な構造の超音波タッチパネルを駆動する場合、図8の回
路構成が用いられる。但し、図8のすだれ状電極2およ
び3はすだれ状電極12および13に置き換えられる。
スイッチ6を介してすだれ状電極12から電気信号を入
力することにより圧電基板1に励振された弾性波は、す
だれ状電極13によって2個の電気信号E1aおよびE2a
と、2個の電気信号E1bおよびE2bに変換される。もし
も、圧電基板1の上端面または下端面において、超音波
送受波手段Xの中の1つのすだれ状電極12とそれに対
応するすだれ状電極13との間にある位置F1b,F1a
2bまたはF2aを接触すると、電気信号E1a,E1b,E
2aまたはE2bが信号処理器5で検出される。このように
して、信号処理器5で検出される電気信号の周波数と、
電気信号が検出された時に接続されていた唯1つのすだ
れ状電極12を判別することにより接触位置が明らかに
なる。超音波送受波手段Yに関しても同様である。ま
た、第5の実施例の超音波タッチパネルでは、各超音波
送受波手段が基準用すだれ状電極7および8と、4つの
すだれ状電極12およびそれらに対応する4つのすだれ
状電極13から成る構造、すなわち、図9のすだれ状電
極2および3がすだれ状電極12および13に置き換わ
った構造が可能である。このような構造の超音波タッチ
パネルを駆動する場合、図10の回路構成が用いられ
る。但し、図10のすだれ状電極2および3はすだれ状
電極12および13に置き換えられる。スイッチ6を介
してすだれ状電極12から電気信号を入力することによ
り圧電基板1に励振された弾性波は、すだれ状電極13
によって位相θ1aを有する電気信号E1aおよび位相θ2a
を有する電気信号E2aと、位相θ1bを有する電気信号E
1bおよび位相θ2bを有する電気信号E2bに変換される。
もしも、圧電基板1の上端面または下端面において、超
音波送受波手段Xの中の1つのすだれ状電極12とそれ
に対応するすだれ状電極13との間にある位置F1b,F
1a,F2bまたはF2aを接触すると、電気信号E1a
1b,E2aまたはE2bがそのすだれ状電極13から出力
される。このとき、位相比較器10ではすだれ状電極8
から出力された電気信号の位相θbaseと、位相θ1a,θ
1b,θ2aまたはθ2bとの差が検出される。信号処理器5
はこの位相差と、この位相差が検出された時に接続され
ていた唯1つのすだれ状電極12を判別することにより
接触位置を特定している。超音波送受波手段Yに関して
も同様である。第1〜5の実施例の超音波タッチパネル
では、入力側のすだれ状電極2,7および12の電極周
期長Pが400μmで、出力側のすだれ状電極3,8,
11および13がそれらに対応する電極周期長を有する
構造が可能である。この場合、入力側のすだれ状電極か
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、電極周期長Pとほぼ等しい波長を有する弾性表
面波が圧電基板1の上端面の表面近傍に励振される。こ
のような弾性表面波を利用した超音波タッチパネルにお
いては、圧電基板1の上端面を接触することによりその
位置が特定される。
FIG. 1 is a plan view showing a first embodiment of an ultrasonic touch panel according to the present invention. In this embodiment, the piezoelectric substrate 1, X
It comprises ultrasonic wave transmitting / receiving means X in the axial direction, ultrasonic wave transmitting / receiving means Y in the Y-axis direction, and information processing section Z. However, only the piezoelectric substrate 1 and the ultrasonic wave transmitting / receiving means X and Y are illustrated in FIG. Each ultrasonic wave transmitting / receiving means comprises an input IDT 2 and an output IDT 3. The interdigital electrodes 2 and 3 are made of an aluminum thin film and have ten pairs of electrode fingers, and are provided on the upper end surface of the piezoelectric substrate 1. Piezoelectric substrate 1
Is made of a piezoelectric ceramic having a thickness d of 1.5 mm, and the direction of the polarization axis is parallel to the direction of the thickness d. FIG. 2 is a diagram showing the relative structure between the interdigital electrodes 2 and 3. The IDT 2 has a regular structure, and its electrode period length P
Is 1.7 mm, and the electrode intersection width L is 15 mm. The intersection area of the electrode fingers of the interdigital electrode 3 is one group R 1
The group R 1 is composed of two parts R 1a and R 1b and a part R 1m sandwiched between them. Parts R 1a and R
1b direction of each of the electrode fingers is parallel to the direction of the electrode fingers of the interdigital electrodes 2, portions R 1a and R 1b each electrode period length is equal to the electrode periodicity P interdigital electrodes 2. FIG. 3 is an enlarged plan view of the portion R 1m . Partial electrode fingers of the R 1 m has an inclination of angle α with respect to the electrode fingers of the interdigital electrodes 2, periodicity P RN electrode fingers in a direction perpendicular to the electrode fingers of the portion R 1 m is the electrode periodicity P Equivalent to the product of cos α. Portion to the electrode cross width of R 1 m, there are two types of the cross width L RP in the direction of the electrode finger portions R 1 m, the cross width L RN in the direction parallel to the electrode fingers of the interdigital electrodes 2. The intersection width L RP is equal to the product of the intersection width L RN and secα and equal to the product of half of the electrode period length P and cosecα. The portion R 1a and R 1b each electrode intersection width (7 mm), portion R 1 m overlap length L RN (1 m of
m) is equal to the electrode cross width L (15 m
m). FIG. 4 is a circuit configuration diagram of the ultrasonic touch panel of FIG. 4 includes an information processing unit Z,
The information processing section Z includes an amplifier 4 and a signal processor 5.
The output terminal of the IDT 3 is connected to the input terminal of the IDT 2 and the input terminal of the signal processor 5 via an amplifier 4. When an electric signal having a frequency substantially corresponding to the electrode period length P is input to the interdigital transducer 2, an elastic wave having a wavelength substantially equal to the electrode period length P is excited in the piezoelectric substrate 1. The acoustic wave is respectively converted into electric signals E 1a and E 1b having a frequency f 1a and f 1b by the portion R 1a and R 1b. At this time, the amplitude of the electric signal generated by combining the electric signals E 1a and E 1b becomes zero. The IDTs 2 and 3 are formed on the piezoelectric substrate 1 by ultrasonic propagation paths Z 1a and Z 1b corresponding to the portions R 1a and R 1b, respectively.
To form If, at the upper surface or lower surface of the piezoelectric substrate 1, the contact position F 1b is a human finger or an object is an ultrasonic propagation path Z 1b is cut off, the electric signal E 1a corresponding to the ultrasonic propagation path Z 1a Is output from the interdigital electrode 3. Similarly, when the ultrasonic wave propagation path Z1a is cut off by touching the position F1a , an electric signal E1b is output. That is, when the upper end surface or the lower end surface of the piezoelectric substrate 1 is not touched, no electric signal is output from the interdigital electrode 3, but when the position F 1b is touched, an electric signal E 1a having a frequency f 1a is generated. ,
Electrical signals E 1b having position F 1a frequency f 1b in contact with
Is detected by the signal processor 5. Thus, from the frequency of the electric signal detected by the signal processor 5, it can be determined which of the positions F1a and F1b has been touched. In addition, the contact position with respect to the ultrasonic wave transmitting / receiving means X and the contact position with respect to the ultrasonic wave transmitting / receiving means Y are simultaneously detected. In this embodiment, two ultrasonic wave transmitting / receiving means X and Y are used, and the ultrasonic wave propagation paths Z 1a and Z 1b in the ultrasonic wave transmitting / receiving means X are used.
And the ultrasonic wave propagation paths Z 1a and Z 1b in the ultrasonic wave transmitting / receiving means Y are orthogonal to each other. The position can be represented.
The electric signal E 1a or E 1b output from the IDT 3
Is amplified by the amplifier 4, and a part of the amplified electric signal is input to the interdigital electrode 2 again. In this manner, since the oscillator using the ultrasonic wave propagation path Z1a or Z1b as a delay element only at the time of contact is configured, not only low power consumption driving is possible but also the circuit configuration is simplified. Figure 5 is the product of the electromechanical coupling coefficient k 2 calculated from the phase velocity difference between the two electrical boundary conditions of different piezoelectric substrate 1, the thickness d of the frequency f and the piezoelectric substrate 1 of the acoustic wave (fd) FIG. 4 is a characteristic diagram showing a relationship between However, the transverse wave velocity of the elastic wave propagating through the piezoelectric substrate 1 is 2450 m / s, and the longitudinal wave velocity is 439
0 m / s. For example, the fd value when the electric energy applied to the interdigital electrode 2 is converted into an elastic wave of S 0 mode is about 1.3 MHz · mm, and k 2 represents about 12.4% of the maximum value. It is clear that the k 2 value deserves evaluation even when compared with a value of about 5% of a LiNbO 3 single crystal in a practical range as a piezoelectric substrate for surface acoustic waves. FIG. 6 is a characteristic diagram illustrating a velocity dispersion curve of an elastic wave propagating through the piezoelectric substrate 1, and is a diagram illustrating a phase velocity of each mode with respect to the fd value. ● mark indicates fd value electric energy applied to interdigital transducer 2 is most efficiently converted into acoustic waves of each mode (with the value calculated from FIG. 5, fd value k 2 is the maximum value) . It can be seen that all the phase velocities indicated by ● show values near 3500 m / s. FIG. 7 is a plan view showing a second embodiment of the ultrasonic touch panel of the present invention. In this embodiment, the piezoelectric substrate 1, X
It comprises ultrasonic wave transmitting / receiving means X in the axial direction, ultrasonic wave transmitting / receiving means Y in the Y-axis direction, and information processing section Z. However, only the piezoelectric substrate 1 and the ultrasonic wave transmitting / receiving means X and Y are illustrated in FIG. Each ultrasonic wave transmitting / receiving means comprises four interdigital electrodes 2 and four corresponding interdigital electrodes 3.
FIG. 8 is a circuit configuration diagram of the ultrasonic touch panel of FIG.
The circuit of FIG. 8 includes a switch 6 and an information processing unit Z, and the information processing unit Z includes an amplifier 4 and a signal processor 5. The output terminals of the interdigital transducer 3 are connected to each other at one connection point, and the connection point is connected to the input terminal of the switch 6 and the input terminal of the signal processor 5 via the amplifier 4. The switch 6 has a function of sequentially inputting an electric signal to the four interdigital electrodes 2. When an electric signal is input from the interdigital transducer 2 through the switch 6, an elastic wave is excited in the piezoelectric substrate 1. This elastic wave is generated by the portions R 1a and R 1b
Electrical signals E 1a and E 1b having a frequency f 1a and f 1b
Respectively. If a position F 1b between one of the interdigital transducers 2 in the ultrasonic wave transmitting / receiving means X and the corresponding interdigital transducer 3 on the upper end face or the lower end face of the piezoelectric substrate 1 is brought into contact, an electric signal E is generated. 1a is the position F 1a
, The electric signal E 1b is detected by the signal processor 5. In this manner, the contact position is clarified by discriminating the frequency of the electric signal detected by the signal processor 5 and the only interdigital transducer 2 connected when the electric signal was detected. The same applies to the ultrasonic wave transmitting / receiving means Y. The contact position with respect to the ultrasonic wave transmitting / receiving means X and the contact position with respect to the ultrasonic wave transmitting / receiving means Y are simultaneously detected.
The electric signal E 1a or E 1b output from the IDT 3
Is amplified by the amplifier 4, and a part of the amplified electric signal is input again to the IDT 2 via the switch 6. In this manner, since the oscillator using the ultrasonic wave propagation path Z1a or Z1b as a delay element only at the time of contact is configured, not only low power consumption driving is possible but also the circuit configuration is simplified. FIG. 9 is a plan view showing a third embodiment of the ultrasonic touch panel of the present invention. This embodiment comprises a piezoelectric substrate 1, X-axis direction ultrasonic wave transmitting / receiving means X, Y-axis direction ultrasonic wave transmitting / receiving means Y, and information processing section Z. However, FIG.
1, only the piezoelectric substrate 1 and the ultrasonic wave transmitting / receiving means X and Y are illustrated. Each ultrasonic wave transmitting / receiving means comprises reference interdigital electrodes 7 and 8, four interdigital electrodes 2 and four corresponding interdigital electrodes 3. The interdigital electrodes 7 and 8 have a regular structure, and the electrode period length P is 1.7 mm. FIG. 10 is a circuit configuration diagram of the ultrasonic touch panel of FIG. The circuit in FIG. 10 includes an amplifier 4, a switch 6, and an information processing unit Z. The information processing unit Z includes an amplifier 9, a phase comparator 10, and a signal processor 5.
The output terminals of the interdigital transducer 3 are connected to each other at one connection point, and the connection point is connected to the input terminal of the phase comparator 10 via the amplifier 4. The output end of the IDT 8
The amplifier 9 is connected to the input terminal of the interdigital transducer 7 and the input terminal of the switch 6 and to the input terminal of the phase comparator 10. The switch 6 has a function of sequentially inputting an electric signal to the four interdigital electrodes 2. When an electric signal is input from the interdigital electrode 7, an elastic wave is excited in the piezoelectric substrate 1. This elastic wave is converted into an electric signal having a phase θ base by the interdigital electrode 8 and output.
It is amplified by the amplifier 9. A part of the amplified electric signal is input to the interdigital electrode 7 and the switch 6.
In this way, it is possible to configure an oscillator using the ultrasonic wave propagation path between the interdigital transducers 7 and 8 as a delay element.
The remainder of the amplified electric signal is input to the phase comparator 10. When an electric signal is input from the interdigital transducer 2 through the switch 6, an elastic wave is excited in the piezoelectric substrate 1. The acoustic wave by partial R 1a and R 1b, are respectively converted into electric signals E 1a and E 1b having a phase theta 1a and theta 1b. If a position F 1b between one of the interdigital transducers 2 in the ultrasonic wave transmitting / receiving means X and the corresponding interdigital transducer 3 on the upper end face or the lower end face of the piezoelectric substrate 1 is brought into contact, an electric signal E is generated. When 1a contacts position F1a , an electrical signal E1b is output from its interdigital electrode 3. At this time, the phase comparator 10 detects a difference between the phase θ base and the phase θ 1a or θ 1b . The signal processor 5 identifies the contact position by discriminating the phase difference and the only interdigital transducer 2 connected when the phase difference is detected. The same applies to the ultrasonic wave transmitting / receiving means Y.
The contact position with respect to the ultrasonic wave transmitting / receiving means X and the contact position with respect to the ultrasonic wave transmitting / receiving means Y are simultaneously detected. FIG. 11 is a plan view showing a fourth embodiment of the ultrasonic touch panel of the present invention. This embodiment has a structure in which the output IDT 3 of FIG. 1 is replaced by the output IDT 11. FIG. 12 is a diagram showing the relative structure between the IDTs 2 and 11. The interdigital transducer 11 has ten pairs of electrode fingers, and the intersection area of the electrode fingers is composed of two groups R 1 and R 2 and one part Q 1 , and the part Q 1 is composed of groups R 1
And R 2 . The group R 1 includes two portions R 1a and R 1b and a portion R 1m sandwiched therebetween, and the group R 2 includes two portions R 2a and R 2b and a portion R 2m sandwiched therebetween. Moiety R 1a, R 1b, R 2a and R 2b direction of each of the electrode fingers is parallel to the direction of the electrode fingers of the interdigital electrodes 2, part R 1a, R 1b, interdigital periodicity of each R 2a and R 2b It is equal to the electrode period length P of the interdigital transducer 2.
The structure of the portions R 1m and R 2m is similar to the structure shown in FIG. Figure 13 is an enlarged plan view of a portion Q 1. Angle -β electrode finger portions Q 1 is to the electrode fingers of the interdigital electrodes 2
With a slope of In the present embodiment, the inclination is −β as described above, but the inclination may be + β. The cycle length P QN of the electrode finger in the direction orthogonal to the electrode finger of the portion Q 1
Is equal to the product of the electrode period length P and cosβ. The electrode cross width of the portion Q 1, cross width in the direction of the electrode finger portions Q 1 L QP
And the intersection width L in a direction parallel to the electrode fingers of the IDT 2
There are two types, QN . The intersection width L QP is equal to the intersection width L QN and sec.
It is equal to the product of β and the product of the value (P / 4) obtained by dividing the electrode period length P by 4 and cosec β. The portion R 1a, R 1b, R 2a and R 2b each electrode crossing width (3
mm) and the intersection width L of each of the portions R 1m and R 2m
The sum of RN (1 mm) and the intersection width L QN (1 mm) of the portion Q 1 is equal to the electrode intersection width L (15 mm) of the IDT 2. When driving the ultrasonic touch panel of the fourth embodiment of FIG. 11, the circuit configuration of FIG. 4 is used. However, FIG.
The IDT 3 is replaced by an IDT 11. The elastic waves excited on the piezoelectric substrate 1 by inputting an electric signal from the interdigital electrode 2 generate portions R 1a , R 1b , R
By 2a and R 2b, the frequency f 1a, f 1b, the electric signal E 1a having f 2a and f 2b, E 1b, are respectively converted into E 2a and E 2b. The amplitude of the electric signal generated by synthesizing the electric signals E 1a and E 1b and the amplitude of the electric signal generated by synthesizing the electric signals E 2a and E 2b are both zero. The interdigital transducers 2 and 11 are formed on the piezoelectric substrate 1 by the ultrasonic wave propagation paths Z 1a , Z 1b , Z 2a and Z 2b corresponding to the portions R 1a , R 1b , R 2a and R 2b, respectively.
To form If the position F 1b , F 1a , F 2b or F 2a is brought into contact with the upper end surface or the lower end surface of the piezoelectric substrate 1, the electric signals E 1a , E 1b , E 1b having the frequencies f 1a , f 1b , f 2a or f 2b are obtained. E 2a or E 2b is detected by the signal processor 5. Thus, from the frequency of the electric signal detected by the signal processor 5, it can be determined which of the positions F 1a , F 1b , F 2a and F 2b has been touched. In addition, the contact position with respect to the ultrasonic wave transmitting / receiving means X and the contact position with respect to the ultrasonic wave transmitting / receiving means Y are simultaneously detected. In the ultrasonic touch panel according to the fourth embodiment, each ultrasonic wave transmitting / receiving means has a structure including four interdigital electrodes 2 and four corresponding interdigital electrodes 11, that is, the interdigital electrode 3 in FIG. A structure in which the shape electrode 11 is replaced is possible. When driving an ultrasonic touch panel having such a structure, the circuit configuration shown in FIG. 8 is used. However, the IDT 3 in FIG. 8 is replaced with an IDT 11. The elastic waves excited on the piezoelectric substrate 1 by inputting an electric signal from the interdigital electrode 2 through the switch 6 are subjected to frequencies f 1a , f 1b , f by the portions R 1a , R 1b , R 2a and R 2b . 2a and f 2b
Are converted into electric signals E 1a , E 1b , E 2a and E 2b , respectively. Positions F 1b , F 1a , F 2b located between one interdigital electrode 2 in the ultrasonic wave transmitting / receiving means X and the corresponding interdigital electrode 3 on the upper end surface or the lower end surface of the piezoelectric substrate 1. Alternatively , when F 2a is touched, the electric signals E 1a , E 1b , E 2a or E 2b are detected by the signal processor 5. In this manner, the contact position is clarified by discriminating the frequency of the electric signal detected by the signal processor 5 and the only interdigital transducer 2 connected when the electric signal was detected. The same applies to the ultrasonic wave transmitting / receiving means Y. In the ultrasonic touch panel according to the fourth embodiment, each of the ultrasonic wave transmitting and receiving means includes reference interdigital electrodes 7 and 8, four interdigital electrodes 2 and four corresponding interdigital electrodes 2.
A structure composed of two interdigital electrodes 11, that is, a structure in which the interdigital electrode 3 of FIG. When driving an ultrasonic touch panel having such a structure, the circuit configuration shown in FIG. 10 is used. However,
The IDT 3 in FIG. 10 is replaced by an IDT 11. The elastic wave excited by the piezoelectric substrate 1 by inputting an electric signal from the interdigital transducer 2 through the switch 6 has phases θ 1a , θ 1b , θ 2a depending on the portions R 1a , R 1b , R 2a and R 2b . Or electric signals E 1a , E having θ 2b
1b , E 2a or E 2b respectively. Positions F 1b , F 1a , F 2b located between one interdigital electrode 2 in the ultrasonic wave transmitting / receiving means X and the corresponding interdigital electrode 3 on the upper end surface or the lower end surface of the piezoelectric substrate 1. Or F 2a , the electric signals E 1a , E 1b , E 2a or E 2
2b is output from the interdigital electrode 3. At this time, the phase comparator 10 detects a difference between the phase θ base of the electric signal output from the interdigital transducer 8 and the phase θ 1a , θ 1b , θ 2a or θ 2b . The signal processor 5 identifies the contact position by discriminating the phase difference and the only interdigital transducer 2 connected when the phase difference is detected. The same applies to the ultrasonic wave transmitting / receiving means Y. FIG.
FIG. 9 is a plan view showing a fifth embodiment of the ultrasonic touch panel of the present invention. This embodiment has a structure in which the input IDT 2 and the output IDT 3 of FIG. 1 are replaced with the input IDT 12 and the output IDT 13. FIG. 15 is a diagram showing the relative structure between the interdigital electrodes 12 and 13. The IDTs 12 and 13 are 1
It has zero pairs of electrode fingers. The intersection area of the electrode fingers of the interdigital electrode 12 is composed of two portions A 1 and A 2 and one portion B 1 , and the portion B 1 is between the portions A 1 and A 2 . The intersecting region of the electrode fingers of the interdigital electrode 13 is composed of three parts C 1 , C 2 and C 3 and two parts D 1 and D 2 , and the part D 1 is composed of the parts C 1 and C 2 Part D 2
Is between the portions C 2 and C 3 . The directions of the electrode fingers of the portions A 1 and A 2 are parallel to the directions of the electrode fingers of the portions C 1 , C 2 and C 3 . Parts A 1 , A 2 , C 1 ,
The electrode cycle length P of each of C 2 and C 3 is 1.7 mm. Figure 16 is an enlarged plan view of a portion B 1. Has a slope portion B 1 of the electrode fingers is angular relative to portion A 1 and the electrode fingers of the A 2-beta, the period length P BN electrode fingers in a direction perpendicular to the electrode fingers of the portion B 1, the electrode period Equal to the product of length P and cosβ. The electrode cross width of the portion B 1, and overlap length L BP in the direction of the electrode finger portion B 1, are two types of cross width L BN in the direction parallel to the electrode fingers of the portions A 1 and A 2 is there. The intersection width L BP is the intersection width L
Equal to the product of BN and secβ. Further, the intersection width L BP is equal to the product of the value (P / 4) obtained by dividing the electrode cycle length P by 4 and cosec β. Figure 17 is an enlarged plan view of a portion D 1. Portion D 2 also form the same structure as the part D 1. Portion D 1 of the electrode fingers has a slope portion C 1, C 2 and angular to the electrode fingers of C 3 alpha, the period length P DN of the electrode fingers in a direction perpendicular to the electrode fingers of the part D 1, It is equal to the product of the electrode period length P and cosα. The electrode cross width of the portion D 1, and the overlap length L DP in the direction of the electrode finger portion D 1, and part C 1, C 2 and overlap length L DN in the direction parallel to the electrode fingers of the C 3 to There are two types. The intersection width L DP is equal to the product of the intersection width L DN and secα and equal to the product of half of the electrode period length P and cosec α. The same applies to the portion D2. The total (15 mm) of the electrode cross widths (7 mm) of the portions A 1 and A 2 and the cross width L BN (1 mm) of the portion B 1 is the electrode cross width (3 mm) of each of the portions C 1 and C 3 , The electrode intersection width (7 mm) of the portion C 2 ,
Equal to the sum of partial D 1 and D 2 respectively overlap length L D N (1mm) (15mm ). When driving the ultrasonic touch panel of the fifth embodiment of FIG. 14, the circuit configuration of FIG. 4 is used. However, the IDTs 2 and 3 in FIG. 4 are replaced with IDTs 12 and 13. The elastic wave excited on the piezoelectric substrate 1 by inputting an electric signal from the interdigital transducer 12 is converted into two electric signals E 1a and E 2a and two electric signals E 1b and E 2b by the interdigital transducer 13.
Is converted to The amplitude of the electric signal generated by combining the electric signals E 1a and E 1b becomes zero, and the electric signal E 2a
And the amplitude of the electric signal generated by combining E 2b becomes zero. The IDTs 12 and 13 are formed on the piezoelectric substrate 1 by two ultrasonic wave propagation paths Z 1a and Z 2a ,
The ultrasonic propagation paths Z 1b and Z 2b are formed. The ultrasonic wave propagation path Z 1a is between the parts A 1 and C 1 , the ultrasonic wave propagation path Z 1b is between the parts A 1 and C 2, and the ultrasonic wave propagation path Z 2a is between the parts A 2 and C 2 . , The ultrasonic wave propagation path Z 2b exists between the portions A 2 and C 3 respectively. If the position F 1b , F 1a , F 2b or F 2a is brought into contact with the upper end surface or the lower end surface of the piezoelectric substrate 1, the electric signals E 1a , E 1b , E 1b having the frequencies f 1a , f 1b , f 2a or f 2b are obtained. E 2a or E 2b is detected by the signal processor 5. At this time, the position F 1b , F 1a , F 2b or F
2a never electrical signal converted by the portion D 1 and D 2 are output or may not contact the. In this way,
From the frequency of the electric signal detected by the signal processor 5, it can be determined which of the positions F 1a , F 1b , F 2a and F 2b has been touched. Moreover, the contact position with respect to the ultrasonic wave transmitting / receiving means X,
The contact position with respect to the ultrasonic wave transmitting / receiving means Y is simultaneously detected. In the ultrasonic touch panel of the fifth embodiment, each ultrasonic wave transmitting / receiving means has a structure including four interdigital electrodes 12 and four corresponding interdigital electrodes 13, that is, the interdigital electrodes 2 and 3 in FIG. Blind electrode 12
And 13 are possible. When driving an ultrasonic touch panel having such a structure, the circuit configuration shown in FIG. 8 is used. However, the interdigital electrodes 2 and 3 in FIG. 8 are replaced with the interdigital electrodes 12 and 13.
The elastic wave excited in the piezoelectric substrate 1 by inputting an electric signal from the interdigital electrode 12 through the switch 6 causes two electric signals E 1a and E 2a by the interdigital electrode 13.
And two electric signals E 1b and E 2b . On the upper end surface or the lower end surface of the piezoelectric substrate 1, positions F 1b , F 1a , F 1a , F 1a , which are located between one interdigital electrode 12 in the ultrasonic wave transmitting / receiving means X and the corresponding interdigital electrode 13.
When F 2b or F 2a is touched, the electric signals E 1a , E 1b , E
2a or E 2b is detected by the signal processor 5. Thus, the frequency of the electric signal detected by the signal processor 5 and
By determining only one interdigital electrode 12 that was connected when the electric signal was detected, the contact position becomes clear. The same applies to the ultrasonic wave transmitting / receiving means Y. Also, in the ultrasonic touch panel of the fifth embodiment, each ultrasonic wave transmitting / receiving means is constituted by the reference interdigital electrodes 7 and 8, the four interdigital electrodes 12, and the four corresponding interdigital electrodes 13. That is, a structure in which the interdigital electrodes 2 and 3 in FIG. 9 are replaced with the interdigital electrodes 12 and 13 is possible. When driving an ultrasonic touch panel having such a structure, the circuit configuration shown in FIG. 10 is used. However, the IDTs 2 and 3 in FIG. 10 are replaced with IDTs 12 and 13. The elastic wave excited by the piezoelectric substrate 1 by inputting an electric signal from the interdigital transducer 12 through the switch 6 is applied to the interdigital transducer 13.
Electrical signals having a phase theta 1a by E 1a and phase theta 2a
Signal E 2a having phase θ 1b and electric signal E 2 having phase θ 1b
It is converted into an electric signal E 2b having 1b and a phase θ 2b .
On the upper end surface or lower end surface of the piezoelectric substrate 1, positions F1b and F1 between one interdigital electrode 12 and the corresponding interdigital electrode 13 in the ultrasonic wave transmitting / receiving means X are provided.
1a , F 2b or F 2a , the electrical signals E 1a ,
E 1b , E 2a or E 2b is output from the interdigital electrode 13. At this time, the phase comparator 10 uses the IDT 8
A phase theta base of the electrical signal output from the phase theta 1a, theta
The difference from 1b , θ 2a or θ 2b is detected. Signal processor 5
Specifies the contact position by discriminating this phase difference and the only interdigital transducer 12 connected when this phase difference was detected. The same applies to the ultrasonic wave transmitting / receiving means Y. In the ultrasonic touch panels of the first to fifth embodiments, the electrode period length P of the input-side interdigital electrodes 2, 7, and 12 is 400 μm, and the output-side interdigital electrodes 3, 8,.
Structures where 11 and 13 have corresponding electrode period lengths are possible. In this case, when an electric signal having a frequency substantially corresponding to the electrode period length P is input from the input IDT, a surface acoustic wave having a wavelength substantially equal to the electrode period length P is generated near the surface of the upper end surface of the piezoelectric substrate 1. Excited. In an ultrasonic touch panel using such a surface acoustic wave, the position is specified by contacting the upper end surface of the piezoelectric substrate 1.

【発明の効果】本発明の超音波タッチパネルは圧電基板
と、その圧電基板の一方の板面に設けられた2つの超音
波送受波手段と、2つの超音波送受波手段に接続された
情報処理部から成る。各超音波送受波手段は少なくとも
1組の入力用すだれ状電極と、入力用すだれ状電極に対
応する出力用すだれ状電極から成る。本発明の超音波タ
ッチパネルの第1の構造では、入力用すだれ状電極は正
規型の構造を有する。出力用すだれ状電極の電極指の交
差領域は、1個のグループRi(i=1)のみから成る
か、またはN個のグループRi(i=1,2,……,
N)と2つのグループRiおよびR(i+1)に挟まれた(N
ー1)個の部分Qi{i=1,2,……,(N−1)}
から成る。各グループRiは2つの部分RiaおよびRib
と、それらに挟まれた部分Rimから成る。もしも入力用
すだれ状電極に電気信号を入力すると、圧電基板に超音
波が励振される。この超音波は部分RiaおよびRibによ
って電気信号EiaおよびEib(i=1,2,……,N)
にそれぞれ変換される。このとき、電気信号Eiaおよび
ibを合成することにより生ずる電気信号の振幅は零と
なる。入力用および出力用すだれ状電極は、圧電基板に
おいて、部分RiaおよびRibそれぞれに対応する超音波
伝搬路ZiaおよびZib(i=1,2,……,N)を形成
する。もしも、圧電基板における位置FiaまたはF
ib(i=1,2,……,N)を接触すると、超音波伝搬
路ZiaまたはZibが遮断され、電気信号EibまたはEia
が出力用すだれ状電極から出力される。情報処理部は、
位置FXaに接触したことを、位置FXaと対を成す位置F
Xbに対応する電気信号EXbが出力用すだれ状電極から出
力されることにより感知する。同様にして、位置FXb
接触したことを、位置FXaに対応する電気信号EXaが出
力用すだれ状電極から出力されることにより感知する。
このようにして、本発明の超音波タッチパネルは、位置
iaまたはFibに接触したときにのみ電気信号Eibまた
はEiaを出力することを可能にしている。本発明の超音
波タッチパネルの第2の構造では、入力用すだれ状電極
の電極指の交差領域は、N個の部分Ai(i=1,2,
……,N)と、2つの部分AiおよびA(i+1)に挟まれた
(N−1)個の部分Bi{i=1,2,……,(N−
1)}から成り、出力用すだれ状電極の電極指の交差領
域は、(N+1)個の部分Ci{i=1,2,……,
(N+1)}と、2つの部分CiおよびC(i+1)に挟まれ
たN個の部分Di(i=1,2,……,N)から成る。
もしも入力用すだれ状電極に電気信号を入力すると、圧
電基板に超音波が励振される。この超音波は出力用すだ
れ状電極によってN個の電気信号Eia(i=1,2,…
…,N)およびN個の電気信号Eib(i=1,2,…
…,N)に変換される。電気信号EiaおよびEibを合成
することにより生ずる電気信号の振幅は零となる。入力
用および出力用すだれ状電極は、圧電基板において、N
個の超音波伝搬路Zia(i=1,2,……,N)および
N個の超音波伝搬路Zib(i=1,2,……,N)を形
成する。超音波伝搬路Ziaは部分AiとCiの間に、超音
波伝搬路Zibは部分AiとC(i+1)の間にある。もしも、
圧電基板における位置FiaまたはFib(i=1,2,…
…,N)を接触すると、超音波伝搬路ZiaまたはZib
遮断され、電気信号EibまたはEiaが出力用すだれ状電
極から出力される。情報処理部は、位置FXaに接触した
ことを、位置FXaと対を成す位置FXbに対応する電気信
号EXbが出力用すだれ状電極から出力されることにより
感知する。同様にして、位置FXbに接触したことを、位
置FXaに対応する電気信号EXaが出力用すだれ状電極か
ら出力されることにより感知する。このようにして、本
発明の超音波タッチパネルは、位置FiaまたはFibに接
触したときにのみ電気信号EibまたはEiaを出力するこ
とを可能にしている。本発明の超音波タッチパネルで
は、接触された位置FiaまたはFibを、出力電気信号E
ibまたはEiaそれぞれの周波数fibまたはfiaによって
特定することが可能である。この場合、情報処理部は信
号処理器を含み、信号処理器は、接触位置FXaを電気信
号EXbの周波数fXbを検出することにより特定し、接触
位置FXbを電気信号EXaの周波数fXaを検出することに
より特定する。本発明の超音波タッチパネルでは、接触
された位置FiaまたはFibを、出力電気信号Eibまたは
iaそれぞれの位相θibまたはθiaと、基準となる位相
θbaseとの差から特定することが可能である。この場
合、情報処理部は位相比較器および信号処理器を含み、
各超音波送受波手段は2つの基準用すだれ状電極を含
む。基準用すだれ状電極の一方に電気信号を入力すると
圧電基板に超音波が励振され、この超音波はもう一方の
基準用すだれ状電極によって位相θbaseを有する電気信
号に変換して出力される。位相比較器は、接触により生
ずる位相差(θbase−θia)または位相差(θbase−θ
ib)を検出する。信号処理器は、接触位置FXaを位相差
(θbase−θXb)に基づいて特定し、接触位置FXbを位
相差(θbase−θXa)に基づいて特定する。本発明の超
音波タッチパネルでは、電極周期長Pが圧電基板の厚さ
dよりも大きい構造が可能である。この場合、圧電基板
には弾性波が励振される。このような弾性波を利用した
デバイスでは、圧電基板のどちらか一方の板面上におけ
る位置FiaまたはFibを接触すると、電気信号Eibまた
はEiaが発生する。本発明の超音波タッチパネルでは、
電極周期長Pが圧電基板の厚さdの3分の1以下の値を
有する構造が可能である。この場合、圧電基板のすだれ
状電極を有する方の板面の表面近傍には弾性表面波が励
振される。このような弾性表面波を利用したデバイスで
は、圧電基板のすだれ状電極を有する方の板面上におけ
る位置FiaまたはFibを接触すると、電気信号Eibまた
はEiaが発生する。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が厚さdの方向と平行であるよう
な構造を採用することにより、設計しやすさに優れたデ
バイスを提供することができる。本発明の超音波タッチ
パネルでは、一方の超音波送受波手段における超音波伝
搬路と、もう一方の超音波送受波手段における超音波伝
搬路とを互いに直交させることにより、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
の座標によって接触位置を表わすことが可能となる。
The ultrasonic touch panel of the present invention has a piezoelectric substrate, two ultrasonic transmitting / receiving means provided on one plate surface of the piezoelectric substrate, and an information processing connected to the two ultrasonic transmitting / receiving means. Consisting of parts. Each ultrasonic wave transmitting / receiving means comprises at least one set of input IDTs and output IDTs corresponding to the input IDTs. In the first structure of the ultrasonic touch panel of the present invention, the input IDT has a regular structure. The intersecting region of the electrode fingers of the output IDT consists of only one group R i (i = 1) or N groups R i (i = 1, 2,...,
N) and two groups R i and R (i + 1) (N
−1) pieces Q i {i = 1, 2,..., (N−1)}
Consists of Each group R i has two parts R ia and R ib
And a portion R im sandwiched between them. If an electric signal is inputted to the input IDT, ultrasonic waves are excited on the piezoelectric substrate. The ultrasonic waves are converted into electric signals E ia and E ib (i = 1, 2,..., N) by the portions R ia and R ib .
Respectively. At this time, the amplitude of the electric signal generated by combining the electric signals E ia and E ib becomes zero. The input and output IDTs form ultrasonic propagation paths Z ia and Z ib (i = 1, 2,..., N) corresponding to the portions R ia and R ib on the piezoelectric substrate. If the position F ia or F
When ib (i = 1, 2,..., N) is brought into contact, the ultrasonic wave propagation path Z ia or Z ib is cut off, and the electric signal E ib or E ia
Is output from the output IDT. The information processing unit
That contacts the position F Xa, position F constituting the position F Xa paired
An electric signal EXb corresponding to Xb is sensed by being output from the output IDT. Similarly, the contact with the position F Xb is sensed by outputting the electric signal Exa corresponding to the position F Xa from the output IDT.
In this manner, the ultrasonic touch panel of the present invention can output the electric signal E ib or E ia only when the ultrasonic touch panel contacts the position F ia or F ib . In the second structure of the ultrasonic touch panel according to the present invention, the intersection area of the electrode fingers of the input IDT has N portions A i (i = 1, 2, 2).
.., N) and (N−1) parts B i {i = 1, 2,..., (N− ) sandwiched between two parts A i and A (i + 1)
1)}, and the intersecting area of the electrode fingers of the output IDT includes (N + 1) parts C i {i = 1, 2,.
(N + 1)} and N portions D i (i = 1, 2,..., N) sandwiched between two portions C i and C (i + 1) .
If an electric signal is inputted to the input IDT, ultrasonic waves are excited on the piezoelectric substrate. The ultrasonic waves are output by the output IDT electrodes into N electrical signals E ia (i = 1, 2,...).
.., N) and N electric signals E ib (i = 1, 2,...)
.., N). The amplitude of the electric signal generated by combining the electric signals E ia and E ib becomes zero. The input and output IDTs are N
.. , N) and N ultrasonic propagation paths Z ib (i = 1, 2,..., N). Ultrasonic propagation path Z ia between parts A i and C i, ultrasonic propagation path Z ib is between parts A i and C (i + 1). If,
Position F ia or F ib on the piezoelectric substrate (i = 1, 2,...)
, N), the ultrasonic wave propagation path Z ia or Z ib is cut off, and the electric signal E ib or E ia is output from the output IDT. Information processing section that contacts the position F Xa, is sensed by the electric signal E Xb corresponding to the position F Xb forming position F Xa and pair is outputted from the output interdigital transducer. Similarly, the contact with the position F Xb is sensed by outputting the electric signal Exa corresponding to the position F Xa from the output IDT. In this manner, the ultrasonic touch panel of the present invention can output the electric signal E ib or E ia only when the ultrasonic touch panel contacts the position F ia or F ib . In the ultrasonic touch panel of the present invention, the contact position F ia or F ib is determined by the output electric signal E.
It can be specified by the frequency f ib or f ia of ib or E ia respectively. In this case, the information processing unit includes a signal processor, the signal processor identifies by detecting the frequency f Xb of the electrical signal E Xb contact position F Xa, frequency of contact position F Xb electrical signal E Xa It is specified by detecting f Xa . Ultrasonic touch panel of the present invention, the contact position F ia or F ib, and an output electric signal E ib or E ia each phase theta ib or theta ia, be identified from the difference between the phase theta base as a reference Is possible. In this case, the information processing unit includes a phase comparator and a signal processor,
Each ultrasonic transmitting and receiving means includes two reference IDTs. When an electric signal is input to one of the reference IDTs, an ultrasonic wave is excited on the piezoelectric substrate, and the ultrasonic wave is converted into an electric signal having a phase θ base by the other IDT and output. The phase comparator calculates the phase difference (θ baseia ) or the phase difference (θ base
ib ) to detect. Signal processor is a contact position F Xa specified based on the phase difference (θ baseXb), is identified based on the contact position F Xb to the phase difference (θ baseXa). In the ultrasonic touch panel of the present invention, a structure in which the electrode cycle length P is larger than the thickness d of the piezoelectric substrate is possible. In this case, an elastic wave is excited on the piezoelectric substrate. In a device using such an elastic wave, when a position F ia or F ib on one of the plate surfaces of the piezoelectric substrate is brought into contact, an electric signal E ib or E ia is generated. In the ultrasonic touch panel of the present invention,
A structure in which the electrode period length P has a value equal to or less than one third of the thickness d of the piezoelectric substrate is possible. In this case, a surface acoustic wave is excited in the vicinity of the surface of the piezoelectric substrate having the interdigital electrodes. In a device using such a surface acoustic wave, when the position F ia or F ib on the plate surface of the piezoelectric substrate having the interdigital electrodes is brought into contact, an electric signal E ib or E ia is generated. In the ultrasonic touch panel of the present invention,
By adopting a structure in which a piezoelectric ceramic is used as the piezoelectric substrate and the direction of the polarization axis of the piezoelectric ceramic is parallel to the direction of the thickness d, a device excellent in design easiness can be provided. . In the ultrasonic touch panel of the present invention, the ultrasonic wave propagation path in one ultrasonic wave transmitting / receiving means and the ultrasonic wave propagation path in the other ultrasonic wave transmitting / receiving means are orthogonal to each other, so that those propagation paths are orthogonal to each other. Can be represented by two-dimensional coordinates where X is the X axis and Y axis, respectively.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の超音波タッチパネルの第1の実施例を
示す平面図。
FIG. 1 is a plan view showing a first embodiment of an ultrasonic touch panel according to the present invention.

【図2】すだれ状電極2と3との間の相対的な構造を示
す図。
FIG. 2 is a diagram showing a relative structure between interdigital electrodes 2 and 3;

【図3】部分R1mの拡大平面図。FIG. 3 is an enlarged plan view of a portion R 1m .

【図4】図1の超音波タッチパネルの回路構成図。FIG. 4 is a circuit configuration diagram of the ultrasonic touch panel of FIG. 1;

【図5】圧電基板1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、fd値との関係を
示す特性図。
FIG. 5 is a characteristic diagram showing a relationship between a k 2 value calculated from a phase velocity difference of the piezoelectric substrate 1 under two different electrical boundary conditions and an fd value.

【図6】圧電基板1を伝搬する弾性波の速度分散曲線を
示す特性図。
FIG. 6 is a characteristic diagram showing a velocity dispersion curve of an elastic wave propagating through the piezoelectric substrate 1.

【図7】本発明の超音波タッチパネルの第2の実施例を
示す平面図。
FIG. 7 is a plan view showing a second embodiment of the ultrasonic touch panel of the present invention.

【図8】図7の超音波タッチパネルの回路構成図。FIG. 8 is a circuit configuration diagram of the ultrasonic touch panel of FIG. 7;

【図9】本発明の超音波タッチパネルの第3の実施例を
示す平面図。
FIG. 9 is a plan view showing a third embodiment of the ultrasonic touch panel of the present invention.

【図10】図9の超音波タッチパネルの回路構成図。FIG. 10 is a circuit diagram of the ultrasonic touch panel of FIG. 9;

【図11】本発明の超音波タッチパネルの第4の実施例
を示す平面図。
FIG. 11 is a plan view showing a fourth embodiment of the ultrasonic touch panel according to the present invention.

【図12】すだれ状電極2と11との間の相対的な構造
を示す図。
FIG. 12 is a diagram showing a relative structure between the IDTs 2 and 11;

【図13】部分Q1の拡大平面図。FIG. 13 is an enlarged plan view of a part Q 1.

【図14】本発明の超音波タッチパネルの第5の実施例
を示す平面図。
FIG. 14 is a plan view showing a fifth embodiment of the ultrasonic touch panel of the present invention.

【図15】すだれ状電極12と13との間の相対的な構
造を示す図。
FIG. 15 is a diagram showing a relative structure between the interdigital electrodes 12 and 13;

【図16】部分B1の拡大平面図。Figure 16 is an enlarged plan view of a portion B 1.

【図17】部分D1の拡大平面図。Figure 17 is an enlarged plan view of a portion D 1.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 圧電基板 2,12 入力用すだれ状電極 3,11,13 出力用すだれ状電極 4,9 増幅器 5 信号処理器 6 スイッチ 7,8 基準用すだれ状電極 10 位相比較器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Piezoelectric substrate 2,12 IDT for input 3,11,13 IDT for output 4,9 Amplifier 5 Signal processor 6 Switch 7,8 IDT for reference 10 Phase comparator

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 圧電基板と、前記圧電基板の一方の板面
に設けられた2つの超音波送受波手段と、前記2つの超
音波送受波手段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少なくとも1組の入力用すだ
れ状電極と、前記入力用すだれ状電極に対応する出力用
すだれ状電極から成り、 前記出力用すだれ状電極の電極指の交差領域は、1個の
グループRi(i=1)から成るか、またはN個のグル
ープRi(i=1,2,……,N)と2つの前記グルー
プRiおよびR(i+1)に挟まれた(Nー1)個の部分Qi
{i=1,2,……,(N−1)}から成り、 前記各グループRiは2つの部分RiaおよびRibと、そ
れらに挟まれた部分Ri mから成り、 前記部分RiaおよびRibそれぞれの電極指の方向は前記
入力用すだれ状電極の電極指の方向と平行で、前記部分
iaおよびRibそれぞれの電極周期長は前記入力用すだ
れ状電極の電極周期長Pと等しく、 前記部分Rimの電極指は前記入力用すだれ状電極の電極
指に対し角αの傾きを有し、前記部分Rimの電極指に直
交する方向での電極指の周期長PRNは、前記電極周期長
Pとcosαとの積に等しく、 前記部分Rimの電極交差幅には、前記部分Rimの電極指
の方向での交差幅LRPと、前記入力用すだれ状電極の電
極指に平行な方向での交差幅LRNとの2種類があり、前
記交差幅LRPは、前記交差幅LRNとsecαとの積に等し
いとともに、前記電極周期長Pの半分とcosecαとの積
に等しく、 前記部分Qiの電極指は前記入力用すだれ状電極の電極
指に対し角±βの傾きを有し、前記部分Qiの電極指に
直交する方向での電極指の周期長PQNは、前記電極周期
長Pとcosβとの積に等しく、 前記部分Qiの電極交差幅には、前記部分Qiの電極指の
方向での交差幅LQPと、前記入力用すだれ状電極の電極
指に平行な方向での交差幅LQNとの2種類があり、前記
交差幅LQPは前記交差幅LQNとsecβとの積に等しく、 前記部分RiaおよびRibそれぞれの電極交差幅と、前記
交差幅LRNと、前記交差幅LQNの合計は、前記入力用す
だれ状電極の電極交差幅Lとほぼ等しく、 前記入力用すだれ状電極は、電気信号を入力されること
により前記圧電基板に超音波を励振し、 前記部分RiaおよびRibは、前記超音波を電気信号Eia
およびEib(i=1,2,……,N)にそれぞれ変換
し、前記電気信号EiaおよびEibを合成することにより
生ずる電気信号の振幅は零であり、 前記入力用および出力用すだれ状電極は、前記圧電基板
において、前記部分RiaおよびRibそれぞれに対応する
超音波伝搬路ZiaおよびZib(i=1,2,……,N)
を形成し、 前記圧電基板における位置FiaおよびFib(i=1,
2,……,N)は前記超音波伝搬路ZiaおよびZibにそ
れぞれ対応し、 前記出力用すだれ状電極は、前記位置FiaまたはFib
人指または物体が接触して前記超音波伝搬路Ziaまたは
ibが遮断されたときにのみ、前記電気信号Eibまたは
iaを出力し、 前記情報処理部は、前記位置Fiaのうちの1つFXaに接
触したことを、前記位置FXaと対を成す位置FXbに対応
する電気信号EXbが前記出力用すだれ状電極から出力さ
れることにより感知するか、または前記位置FXbに接触
したことを、前記位置FXaに対応する電気信号EXaが前
記出力用すだれ状電極から出力されることにより感知す
る超音波タッチパネル。
1. An ultrasonic touch panel comprising a piezoelectric substrate, two ultrasonic wave transmitting / receiving means provided on one plate surface of the piezoelectric substrate, and an information processing unit connected to the two ultrasonic wave transmitting / receiving means. Wherein each of the ultrasonic wave transmitting and receiving means comprises at least one set of input IDTs, and output IDTs corresponding to the input IDTs, and The intersection region consists of one group R i (i = 1) or N groups R i (i = 1, 2,..., N) and the two groups R i and R (i + sandwiched between 1) (N-1) number of partial Q i
{I = 1,2, ......, ( N-1)} consists, each group R i comprises two portions R ia and R ib, from a portion sandwiched by R i m to, the moiety R The directions of the electrode fingers of ia and R ib are parallel to the directions of the electrode fingers of the input IDT, and the electrode cycle lengths of the portions R ia and R ib are the electrode pitch P of the input IDT. equally, the moiety R electrode fingers of im has an inclination of angle α with respect to the electrode fingers of said input interdigital transducer, said portion R periodicity P RN electrode fingers in a direction perpendicular to the electrode fingers of the im It is equal to the product of the electrode periodicity P and cos [alpha], wherein the electrode crossing width of the portion R im, and overlap length L RP in the direction of the electrode fingers of the part R im, of the input interdigital transducer There are two types, an intersection width L RN in a direction parallel to the electrode finger, and the intersection width L RP is equal to the intersection width L RN and secα. And the same as the product of half of the electrode period length P and cosec α, and the electrode finger of the portion Q i has an inclination of ± β with respect to the electrode finger of the input IDT; periodicity P QN of the electrode fingers in a direction perpendicular to the electrode fingers of the part Q i is equal to the product of the electrode periodicity P and cos .beta, the electrode crossing width of the portion Q i, the portion Q i and overlap length L QP in the direction of the electrode fingers, there are two types of cross width L QN in the direction parallel to the electrode fingers of said input interdigital transducer, the overlap length L QP is the overlap length L QN The sum of the electrode cross widths of the portions R ia and R ib , the cross width L RN, and the cross width L QN is equal to the electrode cross width L of the input IDT. Almost equal, the input IDT excites an ultrasonic wave to the piezoelectric substrate by receiving an electric signal, The portions R ia and R ib convert the ultrasonic waves into electrical signals E ia
, And E ib (i = 1, 2,..., N), respectively, and the amplitude of the electric signal generated by combining the electric signals E ia and E ib is zero. In the piezoelectric substrate, the ultrasonic electrodes Z ia and Z ib (i = 1, 2,..., N) corresponding to the portions R ia and R ib, respectively.
And positions F ia and F ib (i = 1, 1) on the piezoelectric substrate.
,..., N) respectively correspond to the ultrasonic wave propagation paths Z ia and Z ib , and the output interdigital transducer is configured such that a human finger or an object comes into contact with the position F ia or F ib and the ultrasonic wave Only when the propagation path Z ia or Z ib is cut off, outputs the electric signal E ib or E ia , and the information processing unit contacts one of the positions F ia F Xa , that electrical signals E Xb corresponding to the position F Xb forming the position F Xa and pairs or sensed by output from interdigital electrode the output, or in contact with the position F Xb, the position F Xa An ultrasonic touch panel that senses when an electric signal EXa corresponding to the output is output from the output IDT.
【請求項2】 前記交差幅LQPは、前記電極周期長Pを
前記グループRiの数Nの2倍で除した値と、cosecβと
の積に等しい請求項1に記載の超音波タッチパネル。
2. The ultrasonic touch panel according to claim 1, wherein the intersection width L QP is equal to a product of a value obtained by dividing the electrode cycle length P by twice the number N of the groups R i and cosec β.
【請求項3】 圧電基板と、前記圧電基板の一方の板面
に設けられた2つの超音波送受波手段と、前記2つの超
音波送受波手段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少なくとも1組の入力用すだ
れ状電極と、前記入力用すだれ状電極に対応する出力用
すだれ状電極から成り、 前記入力用すだれ状電極の電極指の交差領域は、N個の
部分Ai(i=1,2,……,N)と、2つの前記部分
iおよびA(i+1)に挟まれた(N−1)個の部分B
i{i=1,2,……,(N−1)}から成り、 前記出力用すだれ状電極の電極指の交差領域は、(N+
1)個の部分Ci{i=1,2,……,(N+1)}
と、2つの前記部分CiおよびC(i+1)に挟まれたN個の
部分Di(i=1,2,……,N)から成り、 前記部分Aiの電極指の方向は前記部分Ciの電極指の方
向と平行で、 前記部分Biの電極指は前記部分Aiの電極指に対し角−
βの傾きを有し、前記部分Biの電極指に直交する方向
での電極指の周期長PBNは、前記部分AiおよびCiの電
極周期長Pとcosβとの積に等しく、 前記部分Biの電極交差幅には、前記部分Biの電極指の
方向での交差幅LBPと、前記部分Aiの電極指に平行な
方向での交差幅LBNとの2種類があり、前記交差幅LBP
は前記交差幅LBNとsecβとの積に等しく、 前記部分Diの電極指は前記部分Ciの電極指に対し角α
の傾きを有し、前記部分Diの電極指に直交する方向で
の電極指の周期長PDNは、前記電極周期長Pとcosαと
の積に等しく、 前記部分Diの電極交差幅には、前記部分Diの電極指の
方向での交差幅LDPと、前記部分Ciの電極指に平行な
方向での交差幅LDNとの2種類があり、前記交差幅LDP
は、前記交差幅LDNとsecαとの積に等しいとともに、
前記電極周期長Pの半分とcosecαとの積に等しく、 前記部分Aiの電極指の交差幅および前記交差幅LBN
合計は、前記部分Ciの電極指の交差幅および前記交差
幅LDNの合計にほぼ等しく、 前記入力用すだれ状電極は、電気信号を入力されること
により前記圧電基板に超音波を励振し、 前記出力用すだれ状電極は、前記超音波をN個の電気信
号Eia(i=1,2,……,N)およびN個の電気信号
ib(i=1,2,……,N)に変換し、前記電気信号
iaおよびEibを合成することにより生ずる電気信号の
振幅は零であり、 前記入力用および出力用すだれ状電極は、前記圧電基板
において、N個の超音波伝搬路Zia(i=1,2,…
…,N)およびN個の超音波伝搬路Zib(i=1,2,
……,N)を形成し、 前記超音波伝搬路Ziaは前記部分AiとCiの間に、前記
超音波伝搬路Zibは前記部分AiとC(i+1)の間にあり、 前記圧電基板における位置FiaおよびFib(i=1,
2,……,N)は前記超音波伝搬路ZiaおよびZibにそ
れぞれ対応し、 前記出力用すだれ状電極は、前記位置FiaまたはFib
人指または物体が接触して前記超音波伝搬路Ziaまたは
ibが遮断されたときにのみ、前記電気信号Eibまたは
iaを出力し、 前記情報処理部は、前記位置Fiaのうちの1つFXaに接
触したことを、前記位置FXaと対を成す位置FXbに対応
する電気信号EXbが前記出力用すだれ状電極から出力さ
れることにより感知するか、または前記位置FXbに接触
したことを、前記位置FXaに対応する電気信号EXaが前
記出力用すだれ状電極から出力されることにより感知す
る超音波タッチパネル。
3. An ultrasonic touch panel comprising a piezoelectric substrate, two ultrasonic transmitting / receiving units provided on one plate surface of the piezoelectric substrate, and an information processing unit connected to the two ultrasonic transmitting / receiving units. Wherein each of the ultrasonic wave transmitting and receiving means comprises at least one set of input IDTs, and output IDTs corresponding to the input IDTs. The intersection area is composed of N parts A i (i = 1, 2,..., N) and (N−1) parts B sandwiched between the two parts A i and A (i + 1).
i {i = 1, 2,..., (N−1)}, and the intersection area of the electrode fingers of the output IDT is (N +
1) parts C i {i = 1, 2,..., (N + 1)}
And N portions D i (i = 1, 2,..., N) sandwiched between the two portions C i and C (i + 1), and the direction of the electrode finger of the portion A i is In parallel with the direction of the electrode finger of the portion C i, the electrode finger of the portion B i has an angle − with respect to the electrode finger of the portion A i.
has a slope of β, and the period length P BN of the electrode finger in the direction orthogonal to the electrode finger of the portion B i is equal to the product of the electrode period length P of the portions A i and C i and cos β; the electrode cross width of the portion B i, the overlap length L BP in the direction of the electrode fingers of the portion B i, there are two types of cross width L BN in a direction parallel to the electrode fingers of the part a i , The intersection width L BP
Equal to the product of the overlap length L BN and secβ, the portion D i is the electrode finger the part C corner to the electrode fingers of the i alpha
Has a slope, periodicity P DN of the electrode fingers in a direction perpendicular to the electrode fingers of the part D i is equal to the product of the electrode periodicity P and cos [alpha], the electrode crossing width of the portion D i , the portion D and the overlap length L DP in the direction of the i electrode fingers of, there are two types of cross width L DN in a direction parallel to the electrode fingers of the portions C i, the overlap length L DP
Is equal to the product of the intersection width L DN and secα,
It is equal to the product of half of the electrode cycle length P and cosec α, and the sum of the electrode finger intersection width and the intersection width L BN of the portion A i is the electrode finger intersection width and the intersection width L of the portion C i. Almost equal to the sum of DN, the input IDT excites an ultrasonic wave to the piezoelectric substrate by receiving an electric signal, and the output IDT transmits the ultrasonic wave to N electric signals. E ia (i = 1, 2,..., N) and N electric signals E ib (i = 1, 2,..., N), and combining the electric signals E ia and E ib Is zero, and the input and output IDTs are provided on the piezoelectric substrate by N ultrasonic wave propagation paths Z ia (i = 1, 2,...).
.., N) and N ultrasonic propagation paths Z ib (i = 1, 2, 2)
.., N), the ultrasonic wave propagation path Z ia is between the parts A i and C i , and the ultrasonic wave propagation path Z ib is between the parts A i and C (i + 1) . And positions F ia and F ib on the piezoelectric substrate (i = 1,
,..., N) respectively correspond to the ultrasonic wave propagation paths Z ia and Z ib , and the output interdigital transducer is configured such that a human finger or an object comes into contact with the position F ia or F ib and the ultrasonic wave Only when the propagation path Z ia or Z ib is cut off, outputs the electric signal E ib or E ia , and the information processing unit contacts one of the positions F ia F Xa , that electrical signals E Xb corresponding to the position F Xb forming the position F Xa and pairs or sensed by output from interdigital electrode the output, or in contact with the position F Xb, the position F Xa An ultrasonic touch panel that senses when an electric signal EXa corresponding to the output is output from the output IDT.
【請求項4】 前記交差幅LBPは、前記電極周期長Pを
前記部分Aiの数Nの2倍で除した値と、cosecβとの積
に等しい請求項3に記載の超音波タッチパネル。
4. The ultrasonic touch panel according to claim 3, wherein the intersection width L BP is equal to a product of a value obtained by dividing the electrode cycle length P by twice the number N of the portions A i and cosec β.
【請求項5】 前記情報処理部が増幅器および信号処理
器から成り、 前記出力用すだれ状電極の出力端は、前記増幅器を介し
て前記入力用すだれ状電極の入力端および前記信号処理
器の入力端に接続され、 前記電気信号EiaおよびEibは、それぞれ周波数fia
よびfibを有し、 前記信号処理器は、接触した前記位置FXaを前記電気信
号EXbの周波数fXbを検出することにより特定するか、
または接触した前記位置FXbを前記電気信号EXaの周波
数fXaを検出することにより特定する請求項1,2,3
または4に記載の超音波タッチパネル。
5. The information processing unit comprises an amplifier and a signal processor, and an output terminal of the output IDT is connected to an input terminal of the input IDT and an input of the signal processor via the amplifier. The electric signals E ia and E ib have frequencies f ia and f ib , respectively, and the signal processor detects the contacted position F Xa and the frequency f Xb of the electric signal EXb Or by identifying
4. The method according to claim 1, wherein the touched position F Xb is specified by detecting a frequency f Xa of the electric signal E Xa.
Or the ultrasonic touch panel according to 4.
【請求項6】 前記各超音波送受波手段が2つの基準用
すだれ状電極を含み、前記基準用すだれ状電極の一方は
入力用として、もう一方は出力用として用いられ、 2つの前記基準用すだれ状電極の電極指の方向は互いに
平行で、 前記情報処理部は増幅器、位相比較器および信号処理器
から成り、 前記もう一方の基準用すだれ状電極の出力端は、前記増
幅器を介して、前記一方の基準用すだれ状電極および前
記入力用すだれ状電極それぞれの入力端に接続されると
ともに前記位相比較器の入力端に接続され、 前記出力用すだれ状電極の出力端は前記位相比較器を介
して前記信号処理器の入力端に接続され、 前記一方の基準用すだれ状電極は、電気信号を入力され
ることにより前記圧電基板に超音波を励振し、 前記もう一方の基準用すだれ状電極は、前記超音波を位
相θbaseを有する電気信号に変換して出力し、 前記電気信号EiaおよびEibは、それぞれ位相θiaおよ
びθibを有し、 前記位相比較器は前記位相θbaseと、前記位相θiaまた
はθibとの差を検出し、 前記信号処理器は、接触した前記位置FXaを前記位相θ
baseと前記電気信号EXbの位相θXbとの差に基づいて特
定するか、または接触した前記位置FXbを前記位相θ
baseと前記電気信号EXaの位相θXaとの差に基づいて特
定する請求項1,2,3または4に記載の超音波タッチ
パネル。
6. The ultrasonic wave transmitting and receiving means includes two reference interdigital transducers, one of the reference interdigital transducers being used for input and the other being used for output; The directions of the electrode fingers of the interdigital transducer are parallel to each other, the information processing unit includes an amplifier, a phase comparator, and a signal processor.The output terminal of the other reference interdigital transducer is, via the amplifier, The one reference IDT and the input IDT are connected to the input terminals of the input IDT, and the input terminal of the phase comparator is connected to the output terminal of the output IDT. The one of the reference IDTs is connected to an input terminal of the signal processor via an input terminal, and the one of the reference IDTs receives an electric signal to excite ultrasonic waves to the piezoelectric substrate, and the other of the reference IDTs. The pole converts the ultrasonic wave into an electric signal having a phase θ base and outputs the electric signal. The electric signals E ia and E ib have phases θ ia and θ ib , respectively, and the phase comparator outputs the phase θ base , and a difference between the phase θ ia or θ ib is detected, and the signal processor determines the contacted position F Xa as the phase θ
The position F Xb is specified based on the difference between the base F and the phase θ Xb of the electric signal E Xb , or the contacted position F Xb is determined based on the phase θ Xb.
The ultrasonic touch panel according to claim 1, wherein the identification is performed based on a difference between a base and a phase θ Xa of the electric signal EXa .
【請求項7】 前記電極周期長Pは前記圧電基板の厚さ
dよりも大きく、 前記入力用すだれ状電極は、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
圧電基板に前記電極周期長Pとほぼ等しい波長を有する
弾性波を励振する請求項1,2,3,4,5または6に
記載の超音波タッチパネル。
7. The electrode period length P is greater than the thickness d of the piezoelectric substrate, and the input IDT is supplied with an electric signal having a frequency substantially corresponding to the electrode period length P. 7. The ultrasonic touch panel according to claim 1, wherein an elastic wave having a wavelength substantially equal to the electrode cycle length P is excited on the piezoelectric substrate.
【請求項8】 前記電極周期長Pは前記圧電基板の厚さ
dの3分の1以下の値を有し、 前記入力用すだれ状電極は、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する請求
項1,2,3,4,5または6に記載の超音波タッチパ
ネル。
8. The electrode period length P has a value equal to or less than one third of the thickness d of the piezoelectric substrate, and the input IDT has an electric frequency having a frequency substantially corresponding to the electrode period length P. A signal is input to excite a surface acoustic wave having a wavelength substantially equal to the electrode period length P near the surface of the one plate surface of the piezoelectric substrate. 7. The ultrasonic touch panel according to 6.
【請求項9】 前記圧電基板が圧電セラミックで成り、
前記圧電セラミックの分極軸の方向は前記圧電セラミッ
クの厚さ方向と平行である請求項1,2,3,4,5,
6,7または8に記載の超音波タッチパネル。
9. The piezoelectric substrate is made of a piezoelectric ceramic,
The direction of the polarization axis of the piezoelectric ceramic is parallel to the thickness direction of the piezoelectric ceramic.
9. The ultrasonic touch panel according to 6, 7, or 8.
【請求項10】 一方の前記超音波送受波手段における
前記超音波伝搬路ZiaおよびZibと、もう一方の前記超
音波送受波手段における前記超音波伝搬路ZiaおよびZ
ibとが互いに直交している請求項1,2,3,4,5,
6,7,8または9に記載の超音波タッチパネル。
10. One of the said at ultrasonic transmitter means and an ultrasonic propagation path Z ia and Z ib, wherein the other of said ultrasonic transmitter means ultrasonic propagation path Z ia and Z
ib is orthogonal to each other.
10. The ultrasonic touch panel according to 6, 7, 8 or 9.
JP03401298A 1998-01-30 1998-01-30 Ultrasonic touch panel Expired - Fee Related JP4026030B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP03401298A JP4026030B2 (en) 1998-01-30 1998-01-30 Ultrasonic touch panel

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP03401298A JP4026030B2 (en) 1998-01-30 1998-01-30 Ultrasonic touch panel

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH11219255A true JPH11219255A (en) 1999-08-10
JP4026030B2 JP4026030B2 (en) 2007-12-26

Family

ID=12402516

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP03401298A Expired - Fee Related JP4026030B2 (en) 1998-01-30 1998-01-30 Ultrasonic touch panel

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4026030B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101825967A (en) * 2009-03-03 2010-09-08 斯凯佩布尔联合有限责任公司 Elastomeric wave tactile interface

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101825967A (en) * 2009-03-03 2010-09-08 斯凯佩布尔联合有限责任公司 Elastomeric wave tactile interface

Also Published As

Publication number Publication date
JP4026030B2 (en) 2007-12-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2003345504A (en) Touch panel device
US5767608A (en) Surface acoustic wave device for sensing a touch-position
US5838088A (en) Surface acoustic wave device for sensing a touch-position
US5994817A (en) Ultrasonic touch-position sensing device
JP3856150B2 (en) Touch panel device
US6005327A (en) Ultrasonic touch-position sensing device
US6522047B1 (en) Ultrasonic signal processor operated at multiple frequencies
JP3959533B2 (en) Ultrasonic touch panel
JPH11219255A (en) Ultrasonic wave touch panel
JP4026031B2 (en) Ultrasonic touch panel
JPH0675688A (en) Ultrasonic touch panel
US5798597A (en) Surface acoustic wave device for sensing a touch-position
JP3959532B2 (en) Ultrasonic contact position detector
JP3856149B2 (en) Touch panel device
US20030019669A1 (en) Ultrasonic touch-position sensing system
JP3959534B2 (en) Ultrasonic touch panel
JPH10240427A (en) Ultrasonic touch panel
JPH1055240A (en) Ultrasonic touch panel
JPH1145147A (en) Ultrasonic touch panel
JP3867256B2 (en) Ultrasonic touch panel
JP3887764B2 (en) Ultrasonic switching element
JP3887765B2 (en) Ultrasonic switching element
JPH10240426A (en) Ultrasonic touch panel
JPH0643995A (en) Ultrasonic touch panel
JP3867257B2 (en) Ultrasonic touch panel

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20050125

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20070411

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20070619

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20070726

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20070918

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20070926

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101019

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent (=grant) or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101019

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111019

Year of fee payment: 4

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees