特許

J-GLOBAL ID：200903064942314470

超音波タッチパネル

発明者： 戸田 耕司
出願人/特許権者： 戸田 耕司
公報種別：公開公報
出願番号（国際出願番号）：特願平9-215974
公開番号（公開出願番号）：特開平11-045148
出願日： 1997年07月25日
公開日（公表日）： 1999年02月16日
要約：

【要約】【課題】 低消費電力駆動で、接触位置の細密な検出を可能にすること。【解決手段】 すだれ状電極T0とT1に電気信号を入力すると、2層構造部BT0とBT1にSH波が励振され、非圧電板1の上端面に伝搬された後、2層構造部BR0およびBR1に伝搬され、すだれ状電極R0によって位相θbaseを有する電気信号に変換され出力されるとともに、すだれ状電極R1によって位相θj(j=x,......,2,1,0,-1,-2,......,-x)を有する電気信号Ej(j=x,......,2,1,0,-1,-2,......,-x)にそれぞれ変換される。もしも、非圧電板1の上端面において、すだれ状電極T1とR1との間の位置Fjに接触すると、すだれ状電極R1において位相θ-jを有する電気信号E-jが出力される。このとき、θbaseとθ-jとの差から接触位置Fjが検出できる。

請求項（抜粋）：

非圧電板、2つの超音波送受波手段、増幅器、位相比較器および信号処理器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、圧電基板PT0およびPR0、圧電基板PTi(i=1,2,......,N)、圧電基板PRi(i=1,2,......,N)、入力用すだれ状電極T0、入力用すだれ状電極Ti(i=1,2,......,N)、前記すだれ状電極T0に対向する出力用すだれ状電極R0、および前記各すだれ状電極Tiにそれぞれ対向する出力用すだれ状電極Ri(i=1,2,......,N)から成り、前記すだれ状電極T0は前記圧電基板PT0の上端面または下端面に設けられ、前記すだれ状電極Tiは前記圧電基板PTiそれぞれの上端面または下端面に設けられ、前記すだれ状電極R0は前記圧電基板PR0の上端面または下端面に設けられ、前記すだれ状電極Riは前記圧電基板PRiそれぞれの上端面または下端面に設けられ、前記圧電基板PT0は、前記圧電基板PT0の前記下端面を介して前記非圧電板の上端面に固着され、前記圧電基板PTiは、前記圧電基板PTiそれぞれの前記下端面を介して前記非圧電板の前記上端面に固着され、前記圧電基板PR0は、前記圧電基板PR0の前記下端面を介して前記非圧電板の前記上端面に固着され、前記圧電基板PRiは、前記圧電基板PRiそれぞれの前記下端面を介して前記非圧電板の前記上端面に固着され、前記各圧電基板の分極軸の方向は、前記すだれ状電極T0およびTiの電極指の方向と平行であり、前記各圧電基板の前記非圧電板との界面は電気的に短絡状態にあり、前記すだれ状電極R0の出力端は、前記増幅器を介して、前記すだれ状電極T0およびTi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、前記すだれ状電極Ri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、前記すだれ状電極R0の電極指の方向と、前記すだれ状電極T0の電極指の方向は互いに平行で、前記すだれ状電極Riの電極指の方向は、前記すだれ状電極Tiの電極指の方向に対しそれぞれ角αの傾きを有し、前記すだれ状電極Riの電極指に直交する方向での電極指の周期長PNは、前記すだれ状電極T0,TiおよびR0の電極周期長Pとcosαとの積に等しく、前記すだれ状電極Riの電極指の方向での交差幅LPは、前記すだれ状電極Tiの電極交差幅Lとsecαとの積に等しいとともに、前記電極周期長Pとcosecαとの積に等しく、前記すだれ状電極T0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PT0と前記非圧電板から成る2層構造部BT0に前記電極周期長Pとほぼ等しい波長を有するSH波を励振し、該SH波を前記非圧電板に伝搬させた後、前記圧電基板PR0と前記非圧電板から成る2層構造部BR0に伝搬させ、前記すだれ状電極Ti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PTiと前記非圧電板から成る2層構造部BTi(i=1,2,......,N)に前記電極周期長Pとほぼ等しい波長を有するSH波を励振し、該SH波を前記非圧電板に伝搬させた後、前記圧電基板PRiと前記非圧電板から成る2層構造部BRi(i=1,2,......,N)に伝搬させ、前記SH波は0次モードおよび1次以上の高次モードの波で、前記SH波の位相速度は、前記非圧電板単体に伝搬する横波速度および前記各圧電基板単体に伝搬する横波速度の平均値の近傍にあり、前記各圧電基板の厚さdは前記電極周期長Pよりも小さく、前記すだれ状電極R0は、前記2層構造部BR0に伝搬した前記SH波を位相θbaseを有する電気信号に変換して出力し、前記すだれ状電極Riは、前記2層構造部BRiに伝搬した前記SH波を位相θj(j=x,......,2,1,0,-1,-2,......,-x)を有する電気信号Ej(j=x,......,2,1,0,-1,-2,......,-x)にそれぞれ変換し、前記位相θjを合成することにより生ずる位相Uθjは零であり、前記電気信号Ejを合成することにより生ずる電気信号UEjの振幅は零であって、前記電気信号UEjは前記すだれ状電極Riにおいて検出されることはなく、前記すだれ状電極TiおよびRiは前記非圧電板の前記上端面においてSH波の伝搬路Di(i=1,2,......,N)を形成し、前記各伝搬路Diは微細伝搬路Zj(j=x,......,2,1,0,-1,-2,......,-x)で成り、微細伝搬路Z0は前記すだれ状電極Tiの前記電極交差幅Lの垂直二等分線上にあり、前記非圧電板の前記上端面における位置Fj(j=x,......,2,1,0,-1,-2,......,-x)は、前記微細伝搬路Zjに対応し、前記微細伝搬路Zjは前記位相θjに対応し、前記すだれ状電極Riは、前記位置Fjに人指または物体が接触したときにのみ、位相θ-jを有する電気信号E-jを出力し、前記位相比較器は前記位相θbaseと前記位相θ-jとの差を検出し、前記信号処理器は、前記電気信号E-jを出力した前記すだれ状電極Riを判別し、接触した位置Fjを前記位相θbaseと前記位相θ-jとの差に基づいて特定する超音波タッチパネル。