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JP3822051B2 - Ultrasonic touch panel - Google Patents

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JP3822051B2
JP3822051B2 JP2000367569A JP2000367569A JP3822051B2 JP 3822051 B2 JP3822051 B2 JP 3822051B2 JP 2000367569 A JP2000367569 A JP 2000367569A JP 2000367569 A JP2000367569 A JP 2000367569A JP 3822051 B2 JP3822051 B2 JP 3822051B2
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JP
Japan
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finger
ultrasonic
indicator
piezoelectric substrate
touch panel
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秀樹 北島
文雄 木村
孝史 皿田
正隆 新荻
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Seiko Instruments Inc
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Seiko Instruments Inc
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超音波送受信装置を非圧電基板に備えることにより、その非圧電基板に指または物体が接触したことを検出する超音波タッチパネルに関する
【0002】
【従来の技術】
従来の超音波タッチパネルとしては、表面弾性波を使用する方法が普及している。
【0003】
表面弾性波を使用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ガラス等の非圧電基板を励振する方法、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。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
バルク波振動子を用いたくさび形トランスデューサを使用する方式は、非圧電基板を間接的に励振し、かつ非圧電基板周辺部に配置された反射アレイで表面弾性波を2回反射させるため、表面弾性波の損失が大きく、トランスデューサの駆動電圧を高く設定する必要があり、低消費電力化が困難であった。
【0005】
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表面弾性波を励振する方法で、すだれ状電極の構成により種々の伝送特性を示すことから高周波デバイスとして用いられるが、UHF及びVHF帯に限られ、信号処理回路等が複雑になり、低消費電力化が困難であった。
【0006】
本発明の目的は、構成が単純で、低消費電力で効率の優れた超音波タッチパネルを提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するための手段として、第1の構成としては、
すだれ状電極を表面に形成した超音波トランスデューサが非圧電基板の一方の表面に複数対向し、かつ、前記対向する超音波トランスデューサ間を伝搬する表面弾性波の伝搬路が互いに交差するように設けられ、前記互いに対向する超音波トランスデューサのすだれ状電極の中から一対を選択回路で選択し、前記すだれ状電極間を伝搬する表面弾性波の減衰から人指若しくは指示器の位置を検出する超音波タッチパネルにおいて、
前記人指若しくは指示器が非圧電基板と接触している場合、前記人指若しくは指示器の指示位置の検出結果から、指示位置及び該指示位置に隣接する領域に対応するすだれ状電極を前記選択回路で選択し、前記指示位置及び該指示位置に隣接する領域を選択して走査する部分走査モードを有するよう超音波タッチパネルを構成した。
【0008】
前記課題を解決するための手段として、第2の構成としては、
すだれ状電極を表面に形成した超音波トランスデューサが非圧電基板の一方の表面に複数対向し、かつ、前記対向する超音波トランスデューサ間を伝搬する表面弾性波の伝搬路が互いに交差するように設けられ、前記互いに対向する超音波トランスデューサのすだれ状電極の中から一対を選択回路で選択し、前記すだれ状電極間を伝搬する表面弾性波の減衰から人指若しくは指示器の位置を検出する超音波タッチパネルにおいて、
互いの円弧状の電極指が間挿するように配置された一対の櫛歯状電極が形成された超音波トランスデューサを前記非圧電基板の一方の表面隅部に少なくとも1つ配置し、該超音波トランスデューサから他の受信側の超音波トランスデューサに対して発する表面弾性波の減衰から前記人指若しくは指示器と非圧電基板との接触の有無を検出する走査モードを有し、前記人指若しくは指示器と非圧電基板との接触を検出した場合、前記選択回路で、前記検出部分に対応する前記すだれ状電極を選択して、人指若しくは指示器の位置検出を開始するように超音波タッチパネルを構成した。
【0009】
前記課題を解決するための手段として、第3の構成としては、前記第2の構成に加えて、
人指若しくは指示器と非圧電基板との接触の有無を検出し、前記人指若しくは指示器の指示位置を一度算出した後、前記人指若しくは指示器の指示位置及び該指示位置に隣接する領域に対応するすだれ状電極を選択回路で選択する部分走査モードを有し、表面弾性波の減衰から指示位置を算出するように超音波タッチパネルを構成した。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の超音波タッチパネルにおける第1の実施例を図面に基づいて説明する。
【0011】
図1は前記第1の実施例を示す概略図である。
【0012】
1は超音波タッチパネル本体である。2a〜2dはPZT等の圧電材料の表面にすだれ状電極Tn、Rnを形成した超音波トランスデューサである。3はガラスやアクリル等からなり、表面弾性波の伝送路となる非圧電基板である。4は指示位置を入力する指である。なお、本実施例では位置を指示する物体として指を使用しているが、指と同様に非圧電基板接触時に表面弾性波の減衰を伴うスタイラスペンやカーソルなどの指示器を使用することも可能である。
【0013】
図2はすだれ状電極の実際の形状を示す斜視図である。すだれ状電極11はアルミニウムなど金属薄膜で構成され、PZTなど圧電材料で構成される圧電磁器薄板12の表面に形成され、すだれ状電極11の電極指は、送信若しくは受信しようとする超音波の波長に応じて決定される電極周期長を隔てて、櫛歯状に形成されている。また、すだれ状電極11は互いに間挿する電極指を有する一対の櫛歯状電極により形成される。
【0014】
図3は超音波トランスデューサの形状のバリエーションである。図1に示す超音波タッチパネルの構成では、超音波トランスデューサ2a〜2dにすだれ状電極が複数含まれる形で形成されているが、すだれ状電極が1つづつ含まれるよう、x軸方向及びy軸方向に複数の小型超音波トランスデューサを配置してもよい。
【0015】
図4は超音波タッチパネルの回路ブロック構成を示す。2は超音波トランスデューサであり、5は超音波トランスデューサ及び該超音波トランスデューサに含まれるすだれ状電極を選択する選択回路、6は前記すだれ状電極の電極周期長に対応する周波数の電気信号を発生させるパルス発生器、7は信号処理回路であり、受信側の超音波トランスデューサで変換した電気信号を整流、平滑、増幅等の処理を行い、表面弾性波の減衰に応じた信号を出力する。8はコンパレータであり、信号処理回路の出力信号と基準電圧を比較し、表面弾性波の減衰の有無を判別する。9はCPUであり、パルス発生器と選択回路と信号処理回路の制御を行い、表面弾性波の減衰量と選択したすだれ状電極Tn、Rnの位置より、指の指示位置を算出する。
【0016】
図5にすだれ状電極Tn、Rnを選択する選択回路の走査方法をフローチャートで示す。
【0017】
図1及び図4〜5に基づき、超音波タッチパネルの動作について説明する。
【0018】
最初に、指4が非圧電基板3に接触していない場合(非接触状態)について説明する。
【0019】
パルス発生器6は超音波トランスデューサ2のすだれ状電極の電極周期長に対応する周波数である数MHzの電気信号を生成し、パルス出力信号として出力する。続いて、選択回路5を介して、このパルス出力信号を送信側の超音波トランスデューサに入力し、表面弾性波に変換する。一方、受信側の超音波トランスデューサ2においては、非圧電基板を媒体として表面弾性波を受信して電気信号に変換し、選択回路5を介して、信号処理回路7に入力し、電気信号を整流、平滑、増幅し、更にコンパレータ8で基準電圧と比較することにより、表面弾性波の減衰の有無を判定する。表面弾性波の減衰が少なく、非接触状態と判定した場合は、再度全面走査を開始する。
【0020】
続いて、指4が非圧電基板3に接触している場合(接触状態)の動作について説明する。
【0021】
指4が非圧電基板3に接触すると、送信側の超音波トランスデューサから出力される表面弾性波が一部、指に吸収され、非接触状態の表面弾性波と比較して減衰した表面弾性波が受信側の超音波トランスデューサ2に到達する。受信側の超音波トランスデューサ2で表面弾性波を電気信号に変換し、選択回路5を介して信号処理回路7に入力して、整流、平滑、増幅し、コンパレータ8で基準電圧と比較することにより、表面弾性波の減衰の有無を判定する。表面弾性波の減衰が大きく、接触状態と判定した場合、指のy軸方向の指示位置を得るためにy軸方向の全面走査を行い、表面弾性波が減衰している時に選択した超音波トランスデューサ2及びすだれ状電極Tn、Rnの位置から、CPU9で指の指示位置を算出する。
【0022】
更に、前記指4の指示位置の算出結果に対応するすだれ状電極をTk、Rmとすると、例えばすだれ状電極Tk、Rmと周辺領域のすだれ状電極Tk-1、Tk+1、Rm-1、Rm+1の選択(部分走査)をx軸、y軸方向の順で行い、指4が非圧電基板3に接触して表面弾性波の減衰が検出されている間は部分走査を繰り返し、表面弾性波が減衰している時に選択した超音波トランスデューサのすだれ状電極Tn、Rnの位置から、CPU9で指の指示位置を算出する。
【0023】
全面走査の場合、本実施例の第1の構成では、指の指示位置を算出するためにx軸方向に最大7回、y軸方向に4回、選択回路の切り替えを行う必要がある。一方、部分走査の場合、x軸方向及びy軸方向に各最大3回の選択回路の切り替えで済む。したがって、第1の実施例では、全面走査のみを行う方法と比較して、指の指示位置を1回得るために必要な時間が短縮されるため、消費電力の低減、及び指示位置の出力回数の増加が可能である。
【0024】
次に、本発明の超音波タッチパネルにおける第2の実施例について説明する。
【0025】
図6は、前記第2の実施例の構成を示した概略図で、第1の実施例の超音波タッチパネルにおいて、全面走査時の送信用として、図7に示すように他の超音波トランスデューサと同様の電極周期長を有し、互いに間挿する円弧状の電極指を形成した超音波トランスデューサ2eを非圧電基板3の上面の隅部に配置した形となる。なお、図6で示す構成では扇形状の超音波トランスデューサ2eをすだれ状電極T1とT11との間に配置しているが、表面弾性波の減衰特性に応じて、すだれ状電極T7とR11の間など、他の位置に複数配置することや、放射状に表面弾性波を伝搬する円形状の超音波トランスデューサを配置することも十分可能である。
【0026】
次に、第2の実施例における動作について、図4及び図6〜8に基づき説明する。
【0027】
図8は、超音波タッチパネルの第2の実施例における、走査方法を示したフローチャートである。
【0028】
走査開始時、パルス発生回路6より選択回路5を介して、電極周期長に対応する周波数のパルス出力信号が超音波トランスデューサ2eに出力され、超音波トランスデューサ2eから表面弾性波が送信される。次に受信側の超音波トランスデューサのすだれ状電極R1〜7及びR11〜14を選択回路5で順次選択する。
【0029】
指4が非圧電基板3に接触すると前記表面弾性波が減衰し、受信側の超音波トランスデューサ2の出力信号レベルが低下する。したがって、この出力信号レベルの低下をコンパレータ8で判別することにより、指4と非圧電基板3との接触の有無が検出できる。
【0030】
その後、x軸方向及びy軸方向の全面走査を行い、表面弾性波が減衰している時に選択した超音波トランスデューサのすだれ状電極Tn、Rnの位置から、CPU9で指の指示位置を算出する。
【0031】
前述した第2の実施例では、非圧電基板の上面隅部に配置した送信用の超音波トランスデューサを使用することにより、非接触状態の超音波トランスデューサ及びすだれ状電極の選択回数及び送信時間を削減することが可能となり、低消費電力化及び指の指示位置出力の高速化が可能となる。
【0032】
更に第3の実施例として、前記第2の実施例で示した図6の構成で、前記第1の実施例で示した部分走査を行うことにより、接触状態における超音波トランスデューサ及びすだれ状電極の選択回数を更に削減することが可能となり、低消費電力化及び指の指示位置出力の高速化が可能となる。
【0033】
なお、図4に示す回路ブロック構成の代わりに、選択回路5を介して送信側の超音波トランスデューサ及び受信側の超音波トランスデューサを増幅器10と接続し、遅延線発振器として構成した図9に示す回路ブロック構成を適用しても、第1〜3の実施例と同様に、低消費電力化及び指の指示位置出力の高速化等に有効である。
【0034】
【発明の効果】
本発明によれば、指の指示位置の算出結果から、指の指示位置及びその周辺領域に対応する超音波トランスデューサ及びすだれ状電極に限定して選択する部分走査モードを有する第1の構成においては、指が非圧電基板に接触している間は、低消費電力化若しくは指示位置出力回数を多くすることが可能である。
【0035】
また、本発明によれば、非圧電基板の上面の隅部に超音波トランスデューサを設け、送信側として前記超音波トランスデューサを使用する走査モードを有する第2の構成においては、指が非圧電基板に接触していない間、送信側の他の超音波トランスデューサを選択する必要がなく、送信側の選択回路の切り替え動作が不要となるため、低消費電力化及び指の指示位置出力の高速化等に有効である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明における超音波タッチパネルの構成を示した概略図である。
【図2】超音波トランスデューサのすだれ状電極の配置を示した斜視図である。
【図3】小型の超音波トランスデューサを配置した超音波タッチパネルの構成を示した概略図である。
【図4】超音波タッチパネルの回路ブロック構成を示す説明図である。
【図5】超音波タッチパネルの走査方法を示すフローチャートである。
【図6】非圧電基板の隅部に超音波トランスデューサを配置した超音波タッチパネルの構成を示した概略図である。
【図7】非圧電基板の超音波トランスデューサの電極形状を示した説明図である。
【図8】非圧電基板の超音波トランスデューサを配置した超音波タッチパネルの走査方法を示したフローチャートである。
【図9】超音波トランスデューサ及び増幅器を接続し、遅延線発振器として構成した超音波タッチパネルの回路ブロック構成を示す説明図である。
【符号の説明】
1 超音波タッチパネル
2、2a、2b、2c、2d、2e 超音波トランスデューサ
3 非圧電基板
4 指
5 選択回路
6 パルス発生器
7 信号処理回路
8 コンパレータ
9 CPU
10 増幅器
11 すだれ状電極
12 圧電薄板
Tn すだれ状電極(送信側)
Rn すだれ状電極(受信側)
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an ultrasonic touch panel that includes an ultrasonic transmission / reception device provided on a non-piezoelectric substrate, and detects that a finger or an object contacts the non-piezoelectric substrate.
[Prior art]
As a conventional ultrasonic touch panel, a method using a surface acoustic wave is widespread.
[0003]
Conventional methods using surface acoustic waves include a method of exciting a non-piezoelectric substrate such as glass indirectly with a wedge-shaped transducer using a bulk wave vibrator, a method of directly exciting with a piezoelectric thin film transducer, and the like. It is done.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
The method using a wedge-shaped transducer using a bulk wave vibrator indirectly excites a non-piezoelectric substrate and reflects the surface acoustic wave twice by a reflection array disposed around the non-piezoelectric substrate. Loss of elastic waves is large, and it is necessary to set the driving voltage of the transducer high, so that it is difficult to reduce power consumption.
[0005]
A piezoelectric thin film transducer is a method in which a piezoelectric thin film such as ZnO is vapor-deposited on a substrate and a surface acoustic wave is excited by an interdigital electrode. Since it exhibits various transmission characteristics depending on the configuration of an interdigital electrode, it is used as a high-frequency device. It is limited to the VHF band, the signal processing circuit becomes complicated, and it is difficult to reduce power consumption.
[0006]
An object of the present invention is to provide an ultrasonic touch panel having a simple configuration, low power consumption and excellent efficiency.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
As means for solving the above-mentioned problem, as a first configuration,
A plurality of ultrasonic transducers having interdigital electrodes formed on one surface thereof are provided so as to face one surface of a non-piezoelectric substrate, and the propagation paths of surface acoustic waves propagating between the opposing ultrasonic transducers cross each other. An ultrasonic touch panel for selecting a pair of interdigital electrodes of the ultrasonic transducers facing each other by a selection circuit and detecting a position of a finger or an indicator from attenuation of surface acoustic waves propagating between the interdigital electrodes In
When the finger or indicator is in contact with the non-piezoelectric substrate, the interdigital electrode corresponding to the indicated position and the region adjacent to the indicated position is selected from the detection result of the indicated position of the finger or indicator. The ultrasonic touch panel is configured to have a partial scanning mode that is selected by a circuit and scans the designated position and a region adjacent to the designated position.
[0008]
As a means for solving the above-mentioned problem, as a second configuration,
A plurality of ultrasonic transducers having interdigital electrodes formed on one surface thereof are provided so as to face one surface of a non-piezoelectric substrate, and the propagation paths of surface acoustic waves propagating between the opposing ultrasonic transducers cross each other. An ultrasonic touch panel for selecting a pair of interdigital electrodes of the ultrasonic transducers facing each other by a selection circuit and detecting a position of a finger or an indicator from attenuation of surface acoustic waves propagating between the interdigital electrodes In
At least one ultrasonic transducer having a pair of comb-like electrodes arranged so that the arc-shaped electrode fingers of each other are inserted is arranged at one surface corner of the non-piezoelectric substrate, and the ultrasonic wave A scanning mode for detecting the presence or absence of contact between the finger or the indicator and the non-piezoelectric substrate from the attenuation of the surface acoustic wave emitted from the transducer to the other ultrasonic transducer on the receiving side, and the finger or the indicator The ultrasonic touch panel is configured to start detecting the position of the finger or the indicator by selecting the interdigital electrode corresponding to the detection portion by the selection circuit when the contact between the electrode and the non-piezoelectric substrate is detected. did.
[0009]
As means for solving the above-mentioned problem, as a third configuration, in addition to the second configuration,
After detecting the presence or absence of contact between the finger or the indicator and the non-piezoelectric substrate and calculating the indicated position of the finger or the indicator once, the indicated position of the finger or the indicator and the area adjacent to the indicated position The ultrasonic touch panel has a partial scanning mode in which the interdigital electrode corresponding to is selected by a selection circuit, and calculates the indicated position from the attenuation of the surface acoustic wave.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A first embodiment of the ultrasonic touch panel according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0011]
FIG. 1 is a schematic view showing the first embodiment.
[0012]
Reference numeral 1 denotes an ultrasonic touch panel body. Reference numerals 2a to 2d denote ultrasonic transducers in which interdigital electrodes Tn and Rn are formed on the surface of a piezoelectric material such as PZT. Reference numeral 3 denotes a non-piezoelectric substrate made of glass, acrylic, or the like and serving as a surface acoustic wave transmission path. Reference numeral 4 denotes a finger for inputting a designated position. In this embodiment, a finger is used as an object for indicating the position, but it is also possible to use an indicator such as a stylus pen or a cursor accompanied by the attenuation of surface acoustic waves when contacting a non-piezoelectric substrate in the same manner as the finger. It is.
[0013]
FIG. 2 is a perspective view showing the actual shape of the interdigital electrode. The interdigital electrode 11 is made of a thin metal film such as aluminum and is formed on the surface of a piezoelectric ceramic thin plate 12 made of a piezoelectric material such as PZT. The electrode finger of the interdigital electrode 11 is the wavelength of the ultrasonic wave to be transmitted or received. The electrode is formed in a comb-like shape with an electrode cycle length determined according to the interval. In addition, the interdigital electrode 11 is formed by a pair of comb-like electrodes having electrode fingers inserted between each other.
[0014]
FIG. 3 shows variations of the shape of the ultrasonic transducer. In the configuration of the ultrasonic touch panel shown in FIG. 1, the ultrasonic transducers 2a to 2d are formed to include a plurality of interdigital electrodes. However, the x-axis direction and the y-axis are set so that each interdigital electrode is included one by one. A plurality of small ultrasonic transducers may be arranged in the direction.
[0015]
FIG. 4 shows a circuit block configuration of the ultrasonic touch panel. 2 is an ultrasonic transducer, 5 is an ultrasonic transducer and a selection circuit for selecting the interdigital electrode included in the ultrasonic transducer, and 6 is an electric signal having a frequency corresponding to the electrode period length of the interdigital electrode. A pulse generator 7 is a signal processing circuit that performs processing such as rectification, smoothing, and amplification on the electrical signal converted by the ultrasonic transducer on the receiving side, and outputs a signal corresponding to the attenuation of the surface acoustic wave. A comparator 8 compares the output signal of the signal processing circuit with a reference voltage to determine whether surface acoustic waves are attenuated. A CPU 9 controls the pulse generator, the selection circuit, and the signal processing circuit, and calculates the finger pointing position from the attenuation amount of the surface acoustic wave and the positions of the selected interdigital electrodes Tn and Rn.
[0016]
FIG. 5 is a flowchart showing a scanning method of the selection circuit for selecting the interdigital electrodes Tn and Rn.
[0017]
The operation of the ultrasonic touch panel will be described based on FIG. 1 and FIGS.
[0018]
First, a case where the finger 4 is not in contact with the non-piezoelectric substrate 3 (non-contact state) will be described.
[0019]
The pulse generator 6 generates an electric signal of several MHz that is a frequency corresponding to the electrode period length of the interdigital electrode of the ultrasonic transducer 2 and outputs it as a pulse output signal. Subsequently, the pulse output signal is input to the ultrasonic transducer on the transmission side via the selection circuit 5 and converted into a surface acoustic wave. On the other hand, in the ultrasonic transducer 2 on the receiving side, surface acoustic waves are received using a non-piezoelectric substrate as a medium, converted into an electric signal, input to the signal processing circuit 7 via the selection circuit 5, and the electric signal is rectified. Then, smoothing, amplification, and comparison with a reference voltage by the comparator 8 determine the presence or absence of attenuation of the surface acoustic wave. When it is determined that the surface acoustic wave is less attenuated and is in a non-contact state, the entire surface scanning is started again.
[0020]
Next, the operation when the finger 4 is in contact with the non-piezoelectric substrate 3 (contact state) will be described.
[0021]
When the finger 4 comes into contact with the non-piezoelectric substrate 3, part of the surface acoustic wave output from the ultrasonic transducer on the transmitting side is absorbed by the finger, and the surface acoustic wave attenuated compared to the surface acoustic wave in the non-contact state is generated. It reaches the ultrasonic transducer 2 on the receiving side. By converting the surface acoustic wave into an electric signal by the ultrasonic transducer 2 on the receiving side, inputting it to the signal processing circuit 7 via the selection circuit 5, rectifying, smoothing, amplifying, and comparing with the reference voltage by the comparator 8 The presence or absence of surface acoustic wave attenuation is determined. The ultrasonic transducer selected when the surface acoustic wave is attenuated by performing a full scan in the y-axis direction to obtain the indicated position of the finger in the y-axis direction when the surface acoustic wave is greatly attenuated and determined to be in contact 2 and the position of the interdigital electrodes Tn, Rn, the CPU 9 calculates the finger pointing position.
[0022]
Further, when the interdigital electrodes corresponding to the calculation result of the pointing position of the finger 4 are Tk and Rm, for example, interdigital electrodes Tk and Rm and interdigital electrodes Tk-1, Tk + 1, Rm-1, Rm + 1 is selected (partial scan) in the order of the x-axis and y-axis directions, and the partial scan is repeated while the finger 4 is in contact with the non-piezoelectric substrate 3 and the attenuation of the surface acoustic wave is detected. The CPU 9 calculates the finger pointing position from the positions of the interdigital electrodes Tn and Rn of the ultrasonic transducer selected when the elastic wave is attenuated.
[0023]
In the case of full scan, in the first configuration of this embodiment, it is necessary to switch the selection circuit up to seven times in the x-axis direction and four times in the y-axis direction in order to calculate the finger pointing position. On the other hand, in the case of partial scanning, the selection circuit can be switched up to three times each in the x-axis direction and the y-axis direction. Accordingly, in the first embodiment, the time required to obtain the finger pointing position once is shortened as compared with the method of performing only full scan, so that the power consumption is reduced and the number of times the pointing position is output. Can be increased.
[0024]
Next, a second embodiment of the ultrasonic touch panel according to the present invention will be described.
[0025]
FIG. 6 is a schematic diagram showing the configuration of the second embodiment. In the ultrasonic touch panel of the first embodiment, for transmission during full-surface scanning, as shown in FIG. The ultrasonic transducer 2e having the same electrode periodic length and formed with arc-shaped electrode fingers that are interleaved with each other is arranged at the corner of the upper surface of the non-piezoelectric substrate 3. In the configuration shown in FIG. 6, the fan-shaped ultrasonic transducer 2e is disposed between the interdigital electrodes T1 and T11, but between the interdigital electrodes T7 and R11 according to the surface acoustic wave attenuation characteristics. For example, it is possible to arrange a plurality of ultrasonic transducers at other positions or to arrange circular ultrasonic transducers that propagate surface acoustic waves radially.
[0026]
Next, the operation in the second embodiment will be described with reference to FIG. 4 and FIGS.
[0027]
FIG. 8 is a flowchart showing a scanning method in the second embodiment of the ultrasonic touch panel.
[0028]
At the start of scanning, a pulse output signal having a frequency corresponding to the electrode period length is output from the pulse generation circuit 6 to the ultrasonic transducer 2e via the selection circuit 5, and a surface acoustic wave is transmitted from the ultrasonic transducer 2e. Next, the interdigital electrodes R1-7 and R11-14 of the ultrasonic transducer on the receiving side are sequentially selected by the selection circuit 5.
[0029]
When the finger 4 comes into contact with the non-piezoelectric substrate 3, the surface acoustic wave is attenuated and the output signal level of the ultrasonic transducer 2 on the receiving side is lowered. Therefore, the presence or absence of contact between the finger 4 and the non-piezoelectric substrate 3 can be detected by discriminating the decrease in the output signal level by the comparator 8.
[0030]
Thereafter, full scanning in the x-axis direction and y-axis direction is performed, and the CPU 9 calculates the finger pointing position from the positions of the interdigital electrodes Tn and Rn of the ultrasonic transducer selected when the surface acoustic wave is attenuated.
[0031]
In the second embodiment described above, the number of times of selection and transmission time of the non-contact ultrasonic transducer and the interdigital electrode are reduced by using the ultrasonic transducer for transmission arranged at the upper corner of the non-piezoelectric substrate. Thus, it is possible to reduce power consumption and increase the speed of finger pointing position output.
[0032]
Furthermore, as a third embodiment, by performing the partial scanning shown in the first embodiment with the configuration shown in FIG. 6 shown in the second embodiment, the ultrasonic transducer and the interdigital electrode in the contact state can be obtained. It is possible to further reduce the number of selections, thereby reducing power consumption and speeding up the finger pointing position output.
[0033]
Instead of the circuit block configuration shown in FIG. 4, the circuit shown in FIG. 9 is configured as a delay line oscillator by connecting the transmitting-side ultrasonic transducer and the receiving-side ultrasonic transducer with the amplifier 10 via the selection circuit 5. Even if the block configuration is applied, as in the first to third embodiments, it is effective for reducing power consumption and speeding up the output of the finger pointing position.
[0034]
【The invention's effect】
According to the present invention, in the first configuration having the partial scanning mode in which the selection is limited to the ultrasonic transducer and the interdigital electrode corresponding to the finger pointing position and the surrounding area from the calculation result of the finger pointing position. While the finger is in contact with the non-piezoelectric substrate, it is possible to reduce power consumption or increase the number of indication position outputs.
[0035]
According to the present invention, in the second configuration having an ultrasonic transducer in the corner of the upper surface of the non-piezoelectric substrate and using the ultrasonic transducer on the transmission side, the finger is placed on the non-piezoelectric substrate. While there is no contact, there is no need to select other ultrasonic transducers on the transmission side, and switching operation of the selection circuit on the transmission side is not necessary, reducing power consumption and speeding up finger pointing position output, etc. It is valid.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view showing the configuration of an ultrasonic touch panel according to the present invention.
FIG. 2 is a perspective view showing the arrangement of interdigital electrodes of an ultrasonic transducer.
FIG. 3 is a schematic view showing a configuration of an ultrasonic touch panel in which a small ultrasonic transducer is arranged.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a circuit block configuration of an ultrasonic touch panel.
FIG. 5 is a flowchart showing a scanning method of the ultrasonic touch panel.
FIG. 6 is a schematic view showing a configuration of an ultrasonic touch panel in which ultrasonic transducers are arranged at corners of a non-piezoelectric substrate.
FIG. 7 is an explanatory view showing electrode shapes of an ultrasonic transducer of a non-piezoelectric substrate.
FIG. 8 is a flowchart showing a scanning method of an ultrasonic touch panel in which ultrasonic transducers on a non-piezoelectric substrate are arranged.
FIG. 9 is an explanatory diagram showing a circuit block configuration of an ultrasonic touch panel in which an ultrasonic transducer and an amplifier are connected and configured as a delay line oscillator.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ultrasonic touch panel 2, 2a, 2b, 2c, 2d, 2e Ultrasonic transducer 3 Non-piezoelectric substrate 4 Finger 5 Selection circuit 6 Pulse generator 7 Signal processing circuit 8 Comparator 9 CPU
10 Amplifier 11 Interdigital electrode 12 Piezoelectric thin plate Tn Interdigital electrode (transmission side)
Rn interdigital electrode (receiving side)

Claims (3)

すだれ状電極を表面に形成した超音波トランスデューサが非圧電基板の一方の表面に複数対向し、かつ、前記対向する超音波トランスデューサ間を伝搬する表面弾性波の伝搬路が互いに交差するように設けられ、前記互いに対向する超音波トランスデューサのすだれ状電極の中から一対を選択回路で選択し、前記すだれ状電極間を伝搬する表面弾性波の減衰から人指若しくは指示器の位置を検出する超音波タッチパネルにおいて、
前記人指若しくは指示器が非圧電基板と接触している場合、前記人指若しくは指示器の指示位置の検出結果から、指示位置及び該指示位置に隣接する領域に対応するすだれ状電極を前記選択回路で選択し、前記指示位置及び該指示位置に隣接する領域を選択する部分走査モードを有する超音波タッチパネル。
A plurality of ultrasonic transducers having interdigital electrodes formed on one surface thereof are provided so as to face one surface of a non-piezoelectric substrate, and the propagation paths of surface acoustic waves propagating between the opposing ultrasonic transducers cross each other. An ultrasonic touch panel for selecting a pair of interdigital electrodes of the ultrasonic transducers facing each other by a selection circuit and detecting a position of a finger or an indicator from attenuation of surface acoustic waves propagating between the interdigital electrodes In
When the finger or indicator is in contact with the non-piezoelectric substrate, the interdigital electrode corresponding to the indicated position and the region adjacent to the indicated position is selected from the detection result of the indicated position of the finger or indicator. An ultrasonic touch panel having a partial scanning mode for selecting by the circuit and selecting the designated position and an area adjacent to the designated position.
すだれ状電極を表面に形成した超音波トランスデューサが非圧電基板の一方の表面に複数対向し、かつ、前記対向する超音波トランスデューサ間を伝搬する表面弾性波の伝搬路が互いに交差するように設けられ、前記互いに対向する超音波トランスデューサのすだれ状電極の中から一対を選択回路で選択し、前記すだれ状電極間を伝搬する表面弾性波の減衰から人指若しくは指示器の位置を検出する超音波タッチパネルにおいて、
互いの円弧状の電極指が間挿するように配置された一対の櫛歯状電極が形成された超音波トランスデューサを前記非圧電基板の一方の表面隅部に少なくとも1つ配置し、該超音波トランスデューサから他の受信側の超音波トランスデューサに対して発する表面弾性波の減衰から前記人指若しくは指示器と非圧電基板との接触の有無を検出する走査モードを有し、前記人指若しくは指示器と非圧電基板との接触を検出した場合、前記選択回路で、前記検出部分に対応する前記すだれ状電極を選択して、人指若しくは指示器の位置検出を開始する超音波タッチパネル。
A plurality of ultrasonic transducers having interdigital electrodes formed on one surface thereof are provided so as to face one surface of a non-piezoelectric substrate, and the propagation paths of surface acoustic waves propagating between the opposing ultrasonic transducers cross each other. An ultrasonic touch panel for selecting a pair of interdigital electrodes of the ultrasonic transducers facing each other by a selection circuit and detecting a position of a finger or an indicator from attenuation of surface acoustic waves propagating between the interdigital electrodes In
At least one ultrasonic transducer having a pair of comb-like electrodes arranged so that the arc-shaped electrode fingers of each other are inserted is arranged at one surface corner of the non-piezoelectric substrate, and the ultrasonic wave A scanning mode for detecting the presence or absence of contact between the finger or the indicator and the non-piezoelectric substrate from the attenuation of the surface acoustic wave emitted from the transducer to the other ultrasonic transducer on the receiving side, and the finger or the indicator An ultrasonic touch panel that starts detection of the position of a finger or an indicator by selecting the interdigital electrode corresponding to the detection portion by the selection circuit when detecting contact between the finger and the non-piezoelectric substrate.
人指若しくは指示器と非圧電基板との接触の有無を検出し、前記人指若しくは指示器の指示位置を一度算出した後、前記人指若しくは指示器の指示位置及び該指示位置に隣接する領域に対応するすだれ状電極を選択回路で選択する部分走査モードを有し、表面弾性波の減衰から指示位置を算出する請求項2記載の超音波タッチパネル。After detecting the presence or absence of contact between the finger or the indicator and the non-piezoelectric substrate, and calculating the indicated position of the finger or the indicator once, the indicated position of the finger or the indicator and the area adjacent to the indicated position The ultrasonic touch panel as set forth in claim 2, further comprising: a partial scanning mode in which an interdigital electrode corresponding to 1 is selected by a selection circuit, wherein the indicated position is calculated from the attenuation of the surface acoustic wave.
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