位置検出装置及び電子機器
【課題】 配線構成の簡略化を図ることが可能な位置検出装置を提供すること。
【解決手段】 接触表面に弾性波を伝搬させ、当該接触表面に対象物が接触したときの上記弾性波の状態変化を用いて位置検出を行う位置検出装置(1)であって、基板(2)と、第１方向に沿って基板上に配置され、かつ並列接続された弾性波送信用の複数の第１送信素子(XT1,XT2,XT3)を含んでなる第１送信素子群(10)と、それぞれが複数の第１送信素子と一対一に対応付けられており、第１方向に沿って基板上に第１送信素子群と離間して配置され、かつ並列接続された弾性波受信用の複数の第１受信素子(XR1,XR2,XR3)を含んでなる第１受信素子群(30)と、を備え、第１送信素子群及び第１受信素子群は、対応付けられた各対の第１送信素子及び第１受信素子ごとにそれぞれ異なる共振周波数を有するように構成される、位置検出装置である。
【解決手段】 接触表面に弾性波を伝搬させ、当該接触表面に対象物が接触したときの上記弾性波の状態変化を用いて位置検出を行う位置検出装置(1)であって、基板(2)と、第１方向に沿って基板上に配置され、かつ並列接続された弾性波送信用の複数の第１送信素子(XT1,XT2,XT3)を含んでなる第１送信素子群(10)と、それぞれが複数の第１送信素子と一対一に対応付けられており、第１方向に沿って基板上に第１送信素子群と離間して配置され、かつ並列接続された弾性波受信用の複数の第１受信素子(XR1,XR2,XR3)を含んでなる第１受信素子群(30)と、を備え、第１送信素子群及び第１受信素子群は、対応付けられた各対の第１送信素子及び第１受信素子ごとにそれぞれ異なる共振周波数を有するように構成される、位置検出装置である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、弾性表面波（ＳＡＷ：Surface Acoustic Wave）素子を利用して位置検出を行う位置検出装置と当該位置検出装置を備える電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
弾性表面波デバイス（ＳＡＷデバイス）とは、圧電材料を利用し、高周波信号を弾性表面波に変換し、再度高周波信号に変換する過程において特定の周波数が選び出される現象を利用した素子である。このようなＳＡＷデバイスは、通信機器、センサ、タッチパネル等の種々の分野で利用されている。例えば、実公昭６１−１１２４４４号公報（特許文献１）には、弾性表面波素子を用いてタッチパネル等の構成要素たる位置検出装置を構成した従来例が開示されている。当該文献に開示される位置検出装置は、長尺に形成された送信用櫛歯電極と、複数の受信用櫛歯電極を一方向に配列してなる１組の受信用電極群とが対向配置されており、送信用櫛歯電極によって生成される弾性表面波が受信用電極群で受信されるように構成されている。
【０００３】
しかし、上述した従来の位置検出装置では、受信用電極群に含まれる複数の受信用櫛歯電極のそれぞれに対して個別に配線が設けられており、電気的な配線構造が複雑化するという不都合がある。例えば、２０×２０のマトリクス座標を検出可能な位置検出装置を構成したとすると、各組の受信用電極群に２０個、合計で４０個の受信用櫛歯電極が存在することになる。このため、これらの受信用櫛歯電極のそれぞれに接続配線を設けると、配線の引き回しが複雑となる。
【０００４】
【特許文献１】実公昭６１−１１２４４４号公報（第８項〜１０項、第４図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、本発明は、配線構成の簡略化を図ることが可能な位置検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の態様の本発明は、接触表面に弾性波を伝搬させ、当該接触表面に対象物が接触したときの上記弾性波の状態変化を用いて位置検出を行う位置検出装置であって、基板と、第１方向に沿って上記基板上に配置され、かつ並列接続された弾性波送信用の複数の第１送信素子を含んでなる第１送信素子群と、それぞれが上記複数の第１送信素子と一対一に対応付けられており、上記第１方向に沿って上記基板上に上記第１送信素子群と離間して配置され、かつ並列接続された弾性波受信用の複数の第１受信素子を含んでなる第１受信素子群と、を備え、上記第１送信素子群及び上記第１受信素子群は、対応付けられた各対の上記第１送信素子及び上記第１受信素子ごとにそれぞれ異なる共振周波数を有するように構成される、位置検出装置である。
【０００７】
かかる構成によれば、各第１送信素子及び各第１受信素子がそれぞれ固有の共振周波数を有するようにしているので、各第１送信素子を全て並列接続し、かつ各第１受信素子を全て並列接続することが可能となる。すなわち、上記構成によれば、並列接続された複数の第１送信素子に対して順次周波数を選択して駆動信号を入力すると、当該周波数に対応する共振周波数を有する特定の第１送信素子のみを選択的に動作させることができる。また、生成された弾性表面波は、当該第１送信素子と対になった第１受信素子、すなわち、同じ共振周波数を有する第１受信素子によって優先的に受信され、他の第１受信素子にはほとんど受信されないので、各第１受信素子を並列接続していても、特定の第１受信素子による受信信号を検出することができる。したがって、各第１送信素子、各第１受信素子をそれぞれ１組の配線によって接続することが可能となり、配線構造が大幅に簡略化された位置検出装置を得ることが可能となる。
【０００８】
好ましくは、上記第１送信素子群及び上記第１受信素子群は、各対の上記第１送信素子及び上記第１受信素子ごとに０．５〜３％程度ずつ上記共振周波数が異なるように構成される。
【０００９】
これにより、各対の第１送信素子及び第１受信素子ごとの周波数選択性を必要十分に確保することが可能となる。
【００１０】
また、上記基板が矩形状である場合に、上記第１方向は、上記基板の四辺のいずれとも平行でない斜め方向とすることも好ましい。具体的には、例えば、第１方向は基板の対角線と平行な方向に設定される。
【００１１】
好ましくは、上記第１送信素子群及び上記第１受信素子群は、隣接する所定数（例えば、２〜４対）の上記第１送信素子及び上記第１受信素子の対ごとに同一の共振周波数が設定されており、当該所定数の上記第１送信素子及び上記第１受信素子の各対は、それぞれが送受信する弾性波の間に位相差が生じるように構成される。
【００１２】
これにより、複数の対の第１送信素子及び第１受信素子に対して同一の共振周波数を割り当てたとしても、各対ごとの位相差に基づいて信号検出が可能となる。したがって、周波数の割り当て数を減らすことが可能となる。
【００１３】
好ましくは、上記位相差は、０°より大きく１８０°より小さい値、又は１８０°より大きく３６０°より小さい値に設定される。換言すれば、上記位相差は、１８０°以外の値に設定されることが好ましい。
【００１４】
これにより、隣接する第１送信素子のそれぞれによって生成される弾性表面波同士が打ち消し合って振幅が低下することを回避できる。
【００１５】
好ましくは、上記複数の第１送信素子及び上記複数の第１受信素子のそれぞれは一方向性電極を用いて構成される。
【００１６】
これにより、信号ロスを低減することが可能となる。
【００１７】
好ましくは、上記第１方向と略直交する第２方向に沿って上記基板上に配置され、かつ並列接続された弾性波送信用の複数の第２送信素子を含んでなる第２送信素子群と、それぞれが上記複数の第２送信素子と一対一に対応付けられており、上記第２方向に沿って上記基板上に上記第２送信素子群と離間して配置され、かつ並列接続された弾性波受信用の複数の第２送信素子を含んでなる第２受信素子群と、を更に備え、上記第２送信素子群及び上記第２受信素子群は、対応付けられた各対の上記第２送信素子及び上記第２受信素子ごとにそれぞれ異なる共振周波数を有するように構成される。
【００１８】
かかる構成によれば、並列接続された複数の第２送信素子に対して順次周波数を選択して駆動信号を入力すると、当該周波数に対応する共振周波数を有する特定の第２送信素子のみを選択的に動作させることができる。また、生成された弾性表面波は、当該第２送信素子と対になった第２受信素子、すなわち、同じ共振周波数を有する第２受信素子によって優先的に受信され、他の第２受信素子には受信されないので、各第２受信素子を並列接続していても、特定の第２受信素子による受信信号を検出することができる。したがって、各第２送信素子、各第２受信素子をそれぞれ１組の配線によって接続することが可能となり、配線構造が大幅に簡略化された位置検出装置を得ることが可能となる。すなわち、マトリクス座標の検出を行う位置検出装置における配線構造を大幅に簡略化することが可能となる。
【００１９】
更に好ましくは、上記第１送信素子群と上記第２送信素子群とが並列接続される。
【００２０】
これにより、更なる配線構造の簡略化を図ることが可能となる。
【００２１】
好ましくは、各対の上記第２送信素子及び上記第２受信素子ごとに０．５〜３％程度ずつ上記共振周波数が異なるように構成される。
【００２２】
これにより、各対の第２送信素子及び第２受信素子ごとの周波数選択性を必要十分に確保することが可能となる。
【００２３】
好ましくは、上記第２送信素子群及び上記第２受信素子群は、所定数（例えば２〜４対）の上記第２送信素子及び上記第１受信素子の対ごとに同一の共振周波数が設定されており、当該所定数の上記第２送信素子及び上記第２受信素子の各対は、それぞれが送受信する弾性波の間に位相差が生じるように構成される。
【００２４】
これにより、複数の対の第２送信素子及び第２受信素子に対して同一の共振周波数を割り当てたとしても、各対ごとの位相差に基づいて信号検出が可能となる。したがって、周波数の割り当て数を減らすことが可能となる。
【００２５】
好ましくは、上記位相差は、０°より大きく１８０°より小さい値、又は１８０°より大きく３６０°より小さい値に設定される、請求項１０に記載の位置検出装置。換言すれば、上記位相差は、１８０°以外の値に設定されることが好ましい。
【００２６】
これにより、隣接する第２送信素子のそれぞれによって生成される弾性表面波同士が打ち消し合って振幅が低下することを回避できる。
【００２７】
好ましくは、上記複数の第２送信素子及び上記複数の第２受信素子のそれぞれは一方向性電極を用いて構成される。
【００２８】
これにより、信号ロスを低減することが可能となる。
【００２９】
第２の態様の本発明は、上述した第１の態様の本発明にかかる位置検出装置を備える電子機器である。ここで「電子機器」とは、電子回路等を用いて一定の機能を実現する機器一般をいい、その構成には特に限定がないが、例えば、パーソナルコンピュータ、ＰＤＡ（携帯型情報端末）、電子手帳など各種機器が挙げられる。
【００３０】
これにより、配線構造の簡素化された位置検出装置を備える電子機器が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００３２】
図１は、一実施形態の位置検出装置の構成を説明する模式平面図である。また、図２は、図１に示す位置検出装置のII−II線方向における断面図である。図１及び図２に示す本実施形態の位置検出装置１は、基板２の表面（接触表面）に弾性波を伝搬させ、当該基板表面に対象物（例えば、指、スタイラス等）が接触したときの弾性波の状態変化を用いて位置検出を行うものであり、第１送信素子群１０、第２送信素子群２０、第１受信素子群３０、第２受信素子群４０、を含んで構成されている。なお、説明の便宜上、図１に示す位置検出装置１では、第１送信素子群１０及び第２送信素子群２０がそれぞれ３つの送信素子を備え、第１受信素子群３０及び第２受信素子群４０がそれぞれ３つの受信素子を備える構成を説明しているが、より多くの送信素子及び受信素子を備える構成を採用することが可能である。
【００３３】
第１送信素子群１０は、Ｘ方向（第１方向）に沿って基板２上に配置され、かつ互いに並列接続された弾性波送信用の複数の第１送信素子ＸＴ１、ＸＴ２、ＸＴ３を含んで構成されている。第１送信素子ＸＴ１は、基板２上の圧電体膜３の表面に櫛歯型電極を設けることによって構成されている。圧電体膜３は酸化亜鉛等の圧電材料からなり、櫛歯型電極はアルミニウム等の導電性材料からなる。また、図示を省略するが、第１送信素子ＸＴ２、ＸＴ３についても第１送信素子ＸＴ１と同様の構造を有する。
【００３４】
第１受信素子群３０は、Ｘ方向（第１方向）に沿って基板２上に第１送信素子群１０と所定距離だけ離間して配置され、かつ互いに並列接続された弾性波受信用の複数の第１受信素子ＸＲ１、ＸＲ２、ＸＲ３を含んで構成されている。各第１受信素子ＸＲ１、ＸＲ２、ＸＲ３は、各第１送信素子ＸＴ１、ＸＴ２、ＸＴ３とそれぞれ一対一に対応付けられている。第１受信素子ＸＲ１は、基板２上の圧電体膜３の表面に櫛歯状電極を設けることによって構成されている。また、図示を省略するが、第１受信素子ＸＲ２、ＸＲ３についても第１受信素子ＸＲ１と同様の構造を有する。
【００３５】
ここで、本実施形態における第１送信素子群１０及び第１受信素子群３０は、対応付けられた各対の第１送信素子及び第１受信素子ごとにそれぞれ異なる共振周波数を有するように構成されている。具体的には、第１送信素子ＸＴ１と第１受信素子ＸＲ１、第１送信素子ＸＴ２と第１受信素子ＸＲ２、第１送信素子ＸＴ３と第１受信素子ＸＲ３、がそれぞれ対応付けられて一対となっており、これら各対ごとにそれぞれ異なる共振周波数が設定されている。このような構成によれば、並列接続された複数の第１送信素子ＸＴ１〜ＸＴ３に対して順次周波数を選択して駆動信号を入力すると、当該周波数に対応する共振周波数を有する特定の第１送信素子のみを選択的に動作させることができる。また、生成された弾性表面波は、当該第１送信素子と対になった第１受信素子、すなわち、同じ共振周波数を有する第１受信素子によって優先的に受信され、他の第１受信素子にはほとんど受信されないので、各第１受信素子ＸＲ１〜ＸＲ３を並列接続していても、特定の第１受信素子による受信信号を検出することができる。
【００３６】
図３は、各第１送信素子ＸＴ１〜ＸＴ３に割り当てられた共振周波数について説明するグラフである。図３に示すグラフは、横軸が周波数ｆ、縦軸がインピーダンスＺを示している。また、図４は、各第１受信素子ＸＲ１〜ＸＲ３に割り当てられた共振周波数について説明するグラフである。図４に示すグラフは、横軸が周波数ｆ、縦軸が挿入損失ＩＬを示している。図３及び図４に示すように、本実施形態の位置検出装置１は、各対の第１送信素子及び第１受信素子ごとにそれぞれ異なる共振周波数が割り当てられている。当該共振周波数のずれは任意に設定可能であるが、例えば０．５〜３％程度ずつ異なるように設定すれば実用上十分であると考えられる。共振周波数の設定は、各第１送信素子及び各第１受信素子のそれぞれ毎に櫛歯型電極の電極周期を変更することによって行われる。
【００３７】
第２送信素子群２０は、Ｙ方向（第２方向）に沿って基板２上に配置され、かつ互いに並列接続された弾性波送信用の複数の第２送信素子ＹＴ１、ＹＴ２、ＹＴ３を含んで構成されている。各第２送信素子ＹＴ１〜ＹＴ３の断面構造は上述した第１送信素子ＸＴ１〜ＸＴ３と同様であり（図２参照）、ここでは図示を省略する。また、本実施形態の第２送信素子群２０は、図１に示すように、第１送信素子群１０と接続されている。
【００３８】
第２受信素子群４０は、Ｙ方向（第２方向）に沿って基板２上に第２送信素子群２０と所定距離だけ離間して配置され、かつ互いに並列接続された弾性波受信用の複数の第２受信素子ＹＲ１、ＹＲ２、ＹＲ３を含んで構成されている。各第２受信素子ＹＲ１、ＹＲ２、ＹＲ３は、各第２送信素子ＹＴ１、ＹＴ２、ＹＴ３とそれぞれ一対一に対応付けられている。また、各第２受信素子ＹＲ１〜ＹＲ３の断面構造は上述した第２送信素子ＹＴ１〜ＹＴ３と同様であり（図２参照）、ここでは図示を省略する。
【００３９】
ここで、本実施形態における第２送信素子群２０及び第２受信素子群４０は、対応付けられた各対の第２送信素子及び第２受信素子ごとにそれぞれ異なる共振周波数を有するように構成されている。具体的には、第２送信素子ＹＴ１と第２受信素子ＹＲ１、第２送信素子ＹＴ２と第２受信素子ＹＲ２、第２送信素子ＹＴ３と第２受信素子ＹＲ３、がそれぞれ対となっており、これら各対ごとにそれぞれ異なる共振周波数が設定されている。当該共振周波数は、上述した第１送信素子群１０及び第１受信素子群３０の場合と同様に、各対の第２送信素子及び第２受信素子ごとに０．５〜３％程度ずつ異なるように割り当てられる（図３、図４参照）。共振周波数の設定は、各第２送信素子及び各第２受信素子のそれぞれ毎に櫛歯型電極の電極周期を変更することによって行われる。このような構成によれば、並列接続された複数の第２送信素子ＹＴ１〜ＹＴ３に対して順次周波数を選択して駆動信号を入力すると、当該周波数に対応する共振周波数を有する特定の第２送信素子のみを選択的に動作させることができる。また、生成された弾性表面波は、当該第２送信素子と対になった第２受信素子、すなわち、同じ共振周波数を有する第２受信素子によって優先的に受信され、他の第２受信素子にはほとんど受信されないので、各第２受信素子ＹＲ１〜ＹＲ３を並列接続していても、特定の第２受信素子による受信信号を検出することができる。
【００４０】
なお、上述した第１送信素子、第２送信素子、第１受信素子又は第２受信素子を構成する櫛歯型電極としては、図５に例示するような一方向性電極を用いることも好ましい。図５に例示する櫛歯型電極では、図中、模様を付してある各電極指に対して質量効果が設けられいる。このような一方向性電極を用いることにより、特定方向（図中、矢印で示す方向）に対して効率よく弾性表面波を進行させることができる。
【００４１】
図６は、上述した実施形態にかかる位置検出装置を含んで構成されるタッチパネル装置の構成例を説明するブロック図である。図６に示すタッチパネル装置１００は、上述した位置検出装置１を含んでなるタッチパネル部１０１と、周波数選択回路１０２、周波数可変発振回路１０３、Ｘ方向検出回路１０４、Ｙ方向検出回路１０５、座標位置判定回路１０６を含んで構成されている。周波数選択回路１０２は、周波数（ｆ１、ｆ２…）を適宜選択し、信号を出力する。この信号は周波数可変発振回路１０３に入力される。周波数可変発振回路１０３は当該入力信号に応じた周波数の駆動信号を生成し、第１送信素子群１０及び第２送信素子群２０へ出力する。この駆動信号の周波数に応じて特定の第１送信素子及び第２送信素子が動作し、弾性表面波が生成される。例えば、駆動信号の周波数がｆ１であれば、第１送信素子ＸＴ１及び第２送信素子ＹＴ１が動作する。そして、特定の第１送信素子及び第２送信素子によって生成された弾性表面波は、対応する共振周波数を有する特定の第１受信素子及び第２受信素子によって受信される。周波数選択回路１０２は、弾性表面波の送受信に要する時間に対応して設定される所定時間が経過した後に、Ｘ方向検出回路１０４及びＹ方向検出回路１０５に対して所定の信号を送る。Ｘ方向検出回路１０４は第１受信素子群３０と接続され、Ｙ方向検出回路１０５は第２受信素子群４０と接続されており、各受信素子によって弾性表面波が検出されることによって得られる検出信号に対して増幅、波形整形等の信号処理を行う。信号処理後の検出信号は座標位置判定回路１０６に入力される。座標位置判定回路１０６は、入力される検出信号に基づいて、タッチパネル部１０１上のどの位置が指定されているかを判定する。
【００４２】
図７は、タッチパネル装置を備える電子機器の一例を示す斜視図である。図７（Ａ）は、電子機器の一例としての電子手帳５００の概略斜視図である。この電子手帳５００は、タッチパネル装置付きの表示部５０１を備えており、スタイラス５０２を表示部５０１の任意位置に接触させることによって各種の入力指示を行うことが可能に構成されている。図７（Ｂ）は、電子機器の一例としてのカーナビゲーション装置５１０の概略斜視図である。このカーナビゲーション装置５１０は、本体部５１１とタッチパネル装置付きの表示部５１２とを備えており、操作者の指を表示部５１２の任意位置に接触させることによって各種の入力指示を行うことが可能に構成されている。上述した本実施形態にかかる位置検出装置は、これらのような電子機器に組み込まれるタッチパネル装置の構成要素として用いることができる。
【００４３】
このように本実施形態によれば、各第１送信素子及び各第１受信素子がそれぞれ固有の共振周波数を有するようにしているので、各第１送信素子を全て並列接続し、かつ各第１受信素子を全て並列接続することが可能となる。同様に、各第２送信素子及び各第２受信素子がそれぞれ固有の共振周波数を有するようにしているので、各第２送信素子を全て並列接続し、かつ各第２受信素子を全て並列接続することが可能となる。したがって、各第１送信素子、各第１受信素子をそれぞれ１組の配線によって接続し、各第２送信素子、各第２受信素子をそれぞれ１組の配線によって接続することが可能となり、配線構造が大幅に簡略化された位置検出装置を得ることが可能となる。
【００４４】
なお、本発明は上述した実施形態の内容に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能である。例えば、上述した実施形態では、第１送信素子群１０と第２送信素子群２０とが並列接続される構成としていたが、これらは互いに接続されずに独立していてもよい。
【００４５】
また、第１送信素子群及び第１受信素子群は、所定数（例えば、２〜４個）の第１送信素子及び第１受信素子の対ごとに同一の共振周波数が設定され、当該所定数の第１送信素子及び第１受信素子の各対のそれぞれが送受信する弾性波の間に位相差が生じるように構成されていることも好ましい。同様に、第２送信素子群及び第２受信素子群は、所定数（例えば、２〜４個）の第２送信素子及び第２受信素子の対ごとに同一の共振周波数が設定され、当該所定数の第２送信素子及び第２受信素子の各対のそれぞれが送受信する弾性波の間に位相差が生じるように構成されていることが好ましい。以下、この場合について説明する。
【００４６】
図８は、変形例の第１送信素子群及び第１受信素子群の構成を説明する模式平面図である。図８に示す変形例では、第１送信素子群１０ａは、隣り合う２つの第１送信素子ごとに対となっており、各対ごとに同一の共振周波数が設定されている。同様に、第１受信素子群３０ａは、隣り合う２つの第１受信素子ごとに対となっており、各対ごとに同一の共振周波数が設定されている。例えば、第１送信素子ＸＴ１１と第１送信素子ＸＴ１２とが一対になっており、これらには共振周波数ｆ１が設定されている。また、これに対応付けられた第１受信素子ＸＲ１１と第１受信素子ＸＲ１２とが一対になっており、これらには共振周波数ｆ１が設定されている。そして、これらの第１送信素子ＸＴ１１、ＸＴ１２、第１受信素子ＸＲ１１、ＸＲ１２は、送受信する弾性波の間に位相差が生じるように構成されている。本例では、第１送信素子ＸＴ１１と第１送信素子ＸＴ１２のＹ方向における形成位置を所定ピッチだけずらすことにより、第１送信素子ＸＴ１１によって発生する弾性表面波（位相０°）に比べて、第１送信素子ＸＴ１２によって発生する弾性表面波の位相が９０°遅れる（又は進む）ように構成されている。同様の位相調整は、第１受信素子ＸＲ１１、ＸＲ１２の形成位置を所定ピッチだけずらすことによっても可能である。
【００４７】
なお、同一の共振周波数が設定される第１送信素子又は第１受信素子の相互間における位相差は、０°より大きく１８０°より小さい値、又は１８０°より大きく３６０°より小さい値（すなわち１８０°以外の値）に設定されることが好ましい。これにより、隣り合った各第１送信素子によって発生した弾性表面波同士が干渉し、打ち消し合うことを回避できるので好ましい。また、図示及び説明を省略するが、第２送信素子群及び第２受信素子群についても上記と同様の構成を適用できる。
【００４８】
また、上述した実施形態では、矩形状の基板２の略直交する２辺のそれぞれに平行な方向であるＸ方向、Ｙ方向を第１方向、第２方向として第１送信素子群、第１受信素子群、第２送信素子群及び第２受信素子群を配置していたが、これ以外の配置を採用してもよい。具体的には、第１送信素子群及び第１受信素子群の配置方向である第１方向は、基板２の四辺のいずれとも平行でない斜め方向（例えば、基板２の対角線方向）であってもよい。この場合、第２送信素子群及び第２受信素子群の配置方向である第２方向は、基板２の四辺のいずれとも平行でない斜め方向であり、かつ第１方向に対して略直交する方向として規定される。
【００４９】
また、上述した実施形態では、マトリクス座標の検出（二次元座標検出）を行う位置検出装置に対して本発明を適用した場合の形態について例示していたが、第２送信素子及び第２受信素子を省略し、この場合には、第１送信素子及び第１受信素子の組み合わせによって一次元方向の位置検出を行うように位置検出装置を構成することも可能である。この場合においても、配線構造が大幅に簡略化された位置検出装置を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】一実施形態の位置検出装置の構成を説明する模式平面図である。
【図２】図１に示す位置検出装置のII−II線方向における断面図である。
【図３】各第１送信素子に割り当てられた共振周波数について説明するグラフである。
【図４】各第１受信素子に割り当てられた共振周波数について説明するグラフである。
【図５】一方向性電極の具体例を説明する図である。
【図６】位置検出装置を含んで構成されるタッチパネル装置の構成例を説明するブロック図である。
【図７】弾性波素子を備える電子機器の一例を示す斜視図である。
【図８】変形例の第１送信素子群及び第１受信素子群の構成を説明する模式平面図である。
【符号の説明】
【００５１】
１…位置検出装置、２…基板、３…圧電体膜、１０…第１送信素子群、２０…第２送信素子群、３０…第１受信素子群、４０…第２受信素子群、１００…タッチパネル装置、１０１…タッチパネル部、１０２…周波数選択回路、１０３…周波数可変発振回路、１０４…Ｘ方向検出回路、１０５…Ｙ方向検出回路、１０６…座標位置判定回路、ＸＴ１１〜ＸＴ３…第１送信素子、ＸＲ１１〜ＸＲ３…第１受信素子、ＹＴ１〜ＹＴ３…第２送信素子、ＹＲ１〜ＹＲ３…第２受信素子
【技術分野】
【０００１】
本発明は、弾性表面波（ＳＡＷ：Surface Acoustic Wave）素子を利用して位置検出を行う位置検出装置と当該位置検出装置を備える電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
弾性表面波デバイス（ＳＡＷデバイス）とは、圧電材料を利用し、高周波信号を弾性表面波に変換し、再度高周波信号に変換する過程において特定の周波数が選び出される現象を利用した素子である。このようなＳＡＷデバイスは、通信機器、センサ、タッチパネル等の種々の分野で利用されている。例えば、実公昭６１−１１２４４４号公報（特許文献１）には、弾性表面波素子を用いてタッチパネル等の構成要素たる位置検出装置を構成した従来例が開示されている。当該文献に開示される位置検出装置は、長尺に形成された送信用櫛歯電極と、複数の受信用櫛歯電極を一方向に配列してなる１組の受信用電極群とが対向配置されており、送信用櫛歯電極によって生成される弾性表面波が受信用電極群で受信されるように構成されている。
【０００３】
しかし、上述した従来の位置検出装置では、受信用電極群に含まれる複数の受信用櫛歯電極のそれぞれに対して個別に配線が設けられており、電気的な配線構造が複雑化するという不都合がある。例えば、２０×２０のマトリクス座標を検出可能な位置検出装置を構成したとすると、各組の受信用電極群に２０個、合計で４０個の受信用櫛歯電極が存在することになる。このため、これらの受信用櫛歯電極のそれぞれに接続配線を設けると、配線の引き回しが複雑となる。
【０００４】
【特許文献１】実公昭６１−１１２４４４号公報（第８項〜１０項、第４図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、本発明は、配線構成の簡略化を図ることが可能な位置検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の態様の本発明は、接触表面に弾性波を伝搬させ、当該接触表面に対象物が接触したときの上記弾性波の状態変化を用いて位置検出を行う位置検出装置であって、基板と、第１方向に沿って上記基板上に配置され、かつ並列接続された弾性波送信用の複数の第１送信素子を含んでなる第１送信素子群と、それぞれが上記複数の第１送信素子と一対一に対応付けられており、上記第１方向に沿って上記基板上に上記第１送信素子群と離間して配置され、かつ並列接続された弾性波受信用の複数の第１受信素子を含んでなる第１受信素子群と、を備え、上記第１送信素子群及び上記第１受信素子群は、対応付けられた各対の上記第１送信素子及び上記第１受信素子ごとにそれぞれ異なる共振周波数を有するように構成される、位置検出装置である。
【０００７】
かかる構成によれば、各第１送信素子及び各第１受信素子がそれぞれ固有の共振周波数を有するようにしているので、各第１送信素子を全て並列接続し、かつ各第１受信素子を全て並列接続することが可能となる。すなわち、上記構成によれば、並列接続された複数の第１送信素子に対して順次周波数を選択して駆動信号を入力すると、当該周波数に対応する共振周波数を有する特定の第１送信素子のみを選択的に動作させることができる。また、生成された弾性表面波は、当該第１送信素子と対になった第１受信素子、すなわち、同じ共振周波数を有する第１受信素子によって優先的に受信され、他の第１受信素子にはほとんど受信されないので、各第１受信素子を並列接続していても、特定の第１受信素子による受信信号を検出することができる。したがって、各第１送信素子、各第１受信素子をそれぞれ１組の配線によって接続することが可能となり、配線構造が大幅に簡略化された位置検出装置を得ることが可能となる。
【０００８】
好ましくは、上記第１送信素子群及び上記第１受信素子群は、各対の上記第１送信素子及び上記第１受信素子ごとに０．５〜３％程度ずつ上記共振周波数が異なるように構成される。
【０００９】
これにより、各対の第１送信素子及び第１受信素子ごとの周波数選択性を必要十分に確保することが可能となる。
【００１０】
また、上記基板が矩形状である場合に、上記第１方向は、上記基板の四辺のいずれとも平行でない斜め方向とすることも好ましい。具体的には、例えば、第１方向は基板の対角線と平行な方向に設定される。
【００１１】
好ましくは、上記第１送信素子群及び上記第１受信素子群は、隣接する所定数（例えば、２〜４対）の上記第１送信素子及び上記第１受信素子の対ごとに同一の共振周波数が設定されており、当該所定数の上記第１送信素子及び上記第１受信素子の各対は、それぞれが送受信する弾性波の間に位相差が生じるように構成される。
【００１２】
これにより、複数の対の第１送信素子及び第１受信素子に対して同一の共振周波数を割り当てたとしても、各対ごとの位相差に基づいて信号検出が可能となる。したがって、周波数の割り当て数を減らすことが可能となる。
【００１３】
好ましくは、上記位相差は、０°より大きく１８０°より小さい値、又は１８０°より大きく３６０°より小さい値に設定される。換言すれば、上記位相差は、１８０°以外の値に設定されることが好ましい。
【００１４】
これにより、隣接する第１送信素子のそれぞれによって生成される弾性表面波同士が打ち消し合って振幅が低下することを回避できる。
【００１５】
好ましくは、上記複数の第１送信素子及び上記複数の第１受信素子のそれぞれは一方向性電極を用いて構成される。
【００１６】
これにより、信号ロスを低減することが可能となる。
【００１７】
好ましくは、上記第１方向と略直交する第２方向に沿って上記基板上に配置され、かつ並列接続された弾性波送信用の複数の第２送信素子を含んでなる第２送信素子群と、それぞれが上記複数の第２送信素子と一対一に対応付けられており、上記第２方向に沿って上記基板上に上記第２送信素子群と離間して配置され、かつ並列接続された弾性波受信用の複数の第２送信素子を含んでなる第２受信素子群と、を更に備え、上記第２送信素子群及び上記第２受信素子群は、対応付けられた各対の上記第２送信素子及び上記第２受信素子ごとにそれぞれ異なる共振周波数を有するように構成される。
【００１８】
かかる構成によれば、並列接続された複数の第２送信素子に対して順次周波数を選択して駆動信号を入力すると、当該周波数に対応する共振周波数を有する特定の第２送信素子のみを選択的に動作させることができる。また、生成された弾性表面波は、当該第２送信素子と対になった第２受信素子、すなわち、同じ共振周波数を有する第２受信素子によって優先的に受信され、他の第２受信素子には受信されないので、各第２受信素子を並列接続していても、特定の第２受信素子による受信信号を検出することができる。したがって、各第２送信素子、各第２受信素子をそれぞれ１組の配線によって接続することが可能となり、配線構造が大幅に簡略化された位置検出装置を得ることが可能となる。すなわち、マトリクス座標の検出を行う位置検出装置における配線構造を大幅に簡略化することが可能となる。
【００１９】
更に好ましくは、上記第１送信素子群と上記第２送信素子群とが並列接続される。
【００２０】
これにより、更なる配線構造の簡略化を図ることが可能となる。
【００２１】
好ましくは、各対の上記第２送信素子及び上記第２受信素子ごとに０．５〜３％程度ずつ上記共振周波数が異なるように構成される。
【００２２】
これにより、各対の第２送信素子及び第２受信素子ごとの周波数選択性を必要十分に確保することが可能となる。
【００２３】
好ましくは、上記第２送信素子群及び上記第２受信素子群は、所定数（例えば２〜４対）の上記第２送信素子及び上記第１受信素子の対ごとに同一の共振周波数が設定されており、当該所定数の上記第２送信素子及び上記第２受信素子の各対は、それぞれが送受信する弾性波の間に位相差が生じるように構成される。
【００２４】
これにより、複数の対の第２送信素子及び第２受信素子に対して同一の共振周波数を割り当てたとしても、各対ごとの位相差に基づいて信号検出が可能となる。したがって、周波数の割り当て数を減らすことが可能となる。
【００２５】
好ましくは、上記位相差は、０°より大きく１８０°より小さい値、又は１８０°より大きく３６０°より小さい値に設定される、請求項１０に記載の位置検出装置。換言すれば、上記位相差は、１８０°以外の値に設定されることが好ましい。
【００２６】
これにより、隣接する第２送信素子のそれぞれによって生成される弾性表面波同士が打ち消し合って振幅が低下することを回避できる。
【００２７】
好ましくは、上記複数の第２送信素子及び上記複数の第２受信素子のそれぞれは一方向性電極を用いて構成される。
【００２８】
これにより、信号ロスを低減することが可能となる。
【００２９】
第２の態様の本発明は、上述した第１の態様の本発明にかかる位置検出装置を備える電子機器である。ここで「電子機器」とは、電子回路等を用いて一定の機能を実現する機器一般をいい、その構成には特に限定がないが、例えば、パーソナルコンピュータ、ＰＤＡ（携帯型情報端末）、電子手帳など各種機器が挙げられる。
【００３０】
これにより、配線構造の簡素化された位置検出装置を備える電子機器が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００３２】
図１は、一実施形態の位置検出装置の構成を説明する模式平面図である。また、図２は、図１に示す位置検出装置のII−II線方向における断面図である。図１及び図２に示す本実施形態の位置検出装置１は、基板２の表面（接触表面）に弾性波を伝搬させ、当該基板表面に対象物（例えば、指、スタイラス等）が接触したときの弾性波の状態変化を用いて位置検出を行うものであり、第１送信素子群１０、第２送信素子群２０、第１受信素子群３０、第２受信素子群４０、を含んで構成されている。なお、説明の便宜上、図１に示す位置検出装置１では、第１送信素子群１０及び第２送信素子群２０がそれぞれ３つの送信素子を備え、第１受信素子群３０及び第２受信素子群４０がそれぞれ３つの受信素子を備える構成を説明しているが、より多くの送信素子及び受信素子を備える構成を採用することが可能である。
【００３３】
第１送信素子群１０は、Ｘ方向（第１方向）に沿って基板２上に配置され、かつ互いに並列接続された弾性波送信用の複数の第１送信素子ＸＴ１、ＸＴ２、ＸＴ３を含んで構成されている。第１送信素子ＸＴ１は、基板２上の圧電体膜３の表面に櫛歯型電極を設けることによって構成されている。圧電体膜３は酸化亜鉛等の圧電材料からなり、櫛歯型電極はアルミニウム等の導電性材料からなる。また、図示を省略するが、第１送信素子ＸＴ２、ＸＴ３についても第１送信素子ＸＴ１と同様の構造を有する。
【００３４】
第１受信素子群３０は、Ｘ方向（第１方向）に沿って基板２上に第１送信素子群１０と所定距離だけ離間して配置され、かつ互いに並列接続された弾性波受信用の複数の第１受信素子ＸＲ１、ＸＲ２、ＸＲ３を含んで構成されている。各第１受信素子ＸＲ１、ＸＲ２、ＸＲ３は、各第１送信素子ＸＴ１、ＸＴ２、ＸＴ３とそれぞれ一対一に対応付けられている。第１受信素子ＸＲ１は、基板２上の圧電体膜３の表面に櫛歯状電極を設けることによって構成されている。また、図示を省略するが、第１受信素子ＸＲ２、ＸＲ３についても第１受信素子ＸＲ１と同様の構造を有する。
【００３５】
ここで、本実施形態における第１送信素子群１０及び第１受信素子群３０は、対応付けられた各対の第１送信素子及び第１受信素子ごとにそれぞれ異なる共振周波数を有するように構成されている。具体的には、第１送信素子ＸＴ１と第１受信素子ＸＲ１、第１送信素子ＸＴ２と第１受信素子ＸＲ２、第１送信素子ＸＴ３と第１受信素子ＸＲ３、がそれぞれ対応付けられて一対となっており、これら各対ごとにそれぞれ異なる共振周波数が設定されている。このような構成によれば、並列接続された複数の第１送信素子ＸＴ１〜ＸＴ３に対して順次周波数を選択して駆動信号を入力すると、当該周波数に対応する共振周波数を有する特定の第１送信素子のみを選択的に動作させることができる。また、生成された弾性表面波は、当該第１送信素子と対になった第１受信素子、すなわち、同じ共振周波数を有する第１受信素子によって優先的に受信され、他の第１受信素子にはほとんど受信されないので、各第１受信素子ＸＲ１〜ＸＲ３を並列接続していても、特定の第１受信素子による受信信号を検出することができる。
【００３６】
図３は、各第１送信素子ＸＴ１〜ＸＴ３に割り当てられた共振周波数について説明するグラフである。図３に示すグラフは、横軸が周波数ｆ、縦軸がインピーダンスＺを示している。また、図４は、各第１受信素子ＸＲ１〜ＸＲ３に割り当てられた共振周波数について説明するグラフである。図４に示すグラフは、横軸が周波数ｆ、縦軸が挿入損失ＩＬを示している。図３及び図４に示すように、本実施形態の位置検出装置１は、各対の第１送信素子及び第１受信素子ごとにそれぞれ異なる共振周波数が割り当てられている。当該共振周波数のずれは任意に設定可能であるが、例えば０．５〜３％程度ずつ異なるように設定すれば実用上十分であると考えられる。共振周波数の設定は、各第１送信素子及び各第１受信素子のそれぞれ毎に櫛歯型電極の電極周期を変更することによって行われる。
【００３７】
第２送信素子群２０は、Ｙ方向（第２方向）に沿って基板２上に配置され、かつ互いに並列接続された弾性波送信用の複数の第２送信素子ＹＴ１、ＹＴ２、ＹＴ３を含んで構成されている。各第２送信素子ＹＴ１〜ＹＴ３の断面構造は上述した第１送信素子ＸＴ１〜ＸＴ３と同様であり（図２参照）、ここでは図示を省略する。また、本実施形態の第２送信素子群２０は、図１に示すように、第１送信素子群１０と接続されている。
【００３８】
第２受信素子群４０は、Ｙ方向（第２方向）に沿って基板２上に第２送信素子群２０と所定距離だけ離間して配置され、かつ互いに並列接続された弾性波受信用の複数の第２受信素子ＹＲ１、ＹＲ２、ＹＲ３を含んで構成されている。各第２受信素子ＹＲ１、ＹＲ２、ＹＲ３は、各第２送信素子ＹＴ１、ＹＴ２、ＹＴ３とそれぞれ一対一に対応付けられている。また、各第２受信素子ＹＲ１〜ＹＲ３の断面構造は上述した第２送信素子ＹＴ１〜ＹＴ３と同様であり（図２参照）、ここでは図示を省略する。
【００３９】
ここで、本実施形態における第２送信素子群２０及び第２受信素子群４０は、対応付けられた各対の第２送信素子及び第２受信素子ごとにそれぞれ異なる共振周波数を有するように構成されている。具体的には、第２送信素子ＹＴ１と第２受信素子ＹＲ１、第２送信素子ＹＴ２と第２受信素子ＹＲ２、第２送信素子ＹＴ３と第２受信素子ＹＲ３、がそれぞれ対となっており、これら各対ごとにそれぞれ異なる共振周波数が設定されている。当該共振周波数は、上述した第１送信素子群１０及び第１受信素子群３０の場合と同様に、各対の第２送信素子及び第２受信素子ごとに０．５〜３％程度ずつ異なるように割り当てられる（図３、図４参照）。共振周波数の設定は、各第２送信素子及び各第２受信素子のそれぞれ毎に櫛歯型電極の電極周期を変更することによって行われる。このような構成によれば、並列接続された複数の第２送信素子ＹＴ１〜ＹＴ３に対して順次周波数を選択して駆動信号を入力すると、当該周波数に対応する共振周波数を有する特定の第２送信素子のみを選択的に動作させることができる。また、生成された弾性表面波は、当該第２送信素子と対になった第２受信素子、すなわち、同じ共振周波数を有する第２受信素子によって優先的に受信され、他の第２受信素子にはほとんど受信されないので、各第２受信素子ＹＲ１〜ＹＲ３を並列接続していても、特定の第２受信素子による受信信号を検出することができる。
【００４０】
なお、上述した第１送信素子、第２送信素子、第１受信素子又は第２受信素子を構成する櫛歯型電極としては、図５に例示するような一方向性電極を用いることも好ましい。図５に例示する櫛歯型電極では、図中、模様を付してある各電極指に対して質量効果が設けられいる。このような一方向性電極を用いることにより、特定方向（図中、矢印で示す方向）に対して効率よく弾性表面波を進行させることができる。
【００４１】
図６は、上述した実施形態にかかる位置検出装置を含んで構成されるタッチパネル装置の構成例を説明するブロック図である。図６に示すタッチパネル装置１００は、上述した位置検出装置１を含んでなるタッチパネル部１０１と、周波数選択回路１０２、周波数可変発振回路１０３、Ｘ方向検出回路１０４、Ｙ方向検出回路１０５、座標位置判定回路１０６を含んで構成されている。周波数選択回路１０２は、周波数（ｆ１、ｆ２…）を適宜選択し、信号を出力する。この信号は周波数可変発振回路１０３に入力される。周波数可変発振回路１０３は当該入力信号に応じた周波数の駆動信号を生成し、第１送信素子群１０及び第２送信素子群２０へ出力する。この駆動信号の周波数に応じて特定の第１送信素子及び第２送信素子が動作し、弾性表面波が生成される。例えば、駆動信号の周波数がｆ１であれば、第１送信素子ＸＴ１及び第２送信素子ＹＴ１が動作する。そして、特定の第１送信素子及び第２送信素子によって生成された弾性表面波は、対応する共振周波数を有する特定の第１受信素子及び第２受信素子によって受信される。周波数選択回路１０２は、弾性表面波の送受信に要する時間に対応して設定される所定時間が経過した後に、Ｘ方向検出回路１０４及びＹ方向検出回路１０５に対して所定の信号を送る。Ｘ方向検出回路１０４は第１受信素子群３０と接続され、Ｙ方向検出回路１０５は第２受信素子群４０と接続されており、各受信素子によって弾性表面波が検出されることによって得られる検出信号に対して増幅、波形整形等の信号処理を行う。信号処理後の検出信号は座標位置判定回路１０６に入力される。座標位置判定回路１０６は、入力される検出信号に基づいて、タッチパネル部１０１上のどの位置が指定されているかを判定する。
【００４２】
図７は、タッチパネル装置を備える電子機器の一例を示す斜視図である。図７（Ａ）は、電子機器の一例としての電子手帳５００の概略斜視図である。この電子手帳５００は、タッチパネル装置付きの表示部５０１を備えており、スタイラス５０２を表示部５０１の任意位置に接触させることによって各種の入力指示を行うことが可能に構成されている。図７（Ｂ）は、電子機器の一例としてのカーナビゲーション装置５１０の概略斜視図である。このカーナビゲーション装置５１０は、本体部５１１とタッチパネル装置付きの表示部５１２とを備えており、操作者の指を表示部５１２の任意位置に接触させることによって各種の入力指示を行うことが可能に構成されている。上述した本実施形態にかかる位置検出装置は、これらのような電子機器に組み込まれるタッチパネル装置の構成要素として用いることができる。
【００４３】
このように本実施形態によれば、各第１送信素子及び各第１受信素子がそれぞれ固有の共振周波数を有するようにしているので、各第１送信素子を全て並列接続し、かつ各第１受信素子を全て並列接続することが可能となる。同様に、各第２送信素子及び各第２受信素子がそれぞれ固有の共振周波数を有するようにしているので、各第２送信素子を全て並列接続し、かつ各第２受信素子を全て並列接続することが可能となる。したがって、各第１送信素子、各第１受信素子をそれぞれ１組の配線によって接続し、各第２送信素子、各第２受信素子をそれぞれ１組の配線によって接続することが可能となり、配線構造が大幅に簡略化された位置検出装置を得ることが可能となる。
【００４４】
なお、本発明は上述した実施形態の内容に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能である。例えば、上述した実施形態では、第１送信素子群１０と第２送信素子群２０とが並列接続される構成としていたが、これらは互いに接続されずに独立していてもよい。
【００４５】
また、第１送信素子群及び第１受信素子群は、所定数（例えば、２〜４個）の第１送信素子及び第１受信素子の対ごとに同一の共振周波数が設定され、当該所定数の第１送信素子及び第１受信素子の各対のそれぞれが送受信する弾性波の間に位相差が生じるように構成されていることも好ましい。同様に、第２送信素子群及び第２受信素子群は、所定数（例えば、２〜４個）の第２送信素子及び第２受信素子の対ごとに同一の共振周波数が設定され、当該所定数の第２送信素子及び第２受信素子の各対のそれぞれが送受信する弾性波の間に位相差が生じるように構成されていることが好ましい。以下、この場合について説明する。
【００４６】
図８は、変形例の第１送信素子群及び第１受信素子群の構成を説明する模式平面図である。図８に示す変形例では、第１送信素子群１０ａは、隣り合う２つの第１送信素子ごとに対となっており、各対ごとに同一の共振周波数が設定されている。同様に、第１受信素子群３０ａは、隣り合う２つの第１受信素子ごとに対となっており、各対ごとに同一の共振周波数が設定されている。例えば、第１送信素子ＸＴ１１と第１送信素子ＸＴ１２とが一対になっており、これらには共振周波数ｆ１が設定されている。また、これに対応付けられた第１受信素子ＸＲ１１と第１受信素子ＸＲ１２とが一対になっており、これらには共振周波数ｆ１が設定されている。そして、これらの第１送信素子ＸＴ１１、ＸＴ１２、第１受信素子ＸＲ１１、ＸＲ１２は、送受信する弾性波の間に位相差が生じるように構成されている。本例では、第１送信素子ＸＴ１１と第１送信素子ＸＴ１２のＹ方向における形成位置を所定ピッチだけずらすことにより、第１送信素子ＸＴ１１によって発生する弾性表面波（位相０°）に比べて、第１送信素子ＸＴ１２によって発生する弾性表面波の位相が９０°遅れる（又は進む）ように構成されている。同様の位相調整は、第１受信素子ＸＲ１１、ＸＲ１２の形成位置を所定ピッチだけずらすことによっても可能である。
【００４７】
なお、同一の共振周波数が設定される第１送信素子又は第１受信素子の相互間における位相差は、０°より大きく１８０°より小さい値、又は１８０°より大きく３６０°より小さい値（すなわち１８０°以外の値）に設定されることが好ましい。これにより、隣り合った各第１送信素子によって発生した弾性表面波同士が干渉し、打ち消し合うことを回避できるので好ましい。また、図示及び説明を省略するが、第２送信素子群及び第２受信素子群についても上記と同様の構成を適用できる。
【００４８】
また、上述した実施形態では、矩形状の基板２の略直交する２辺のそれぞれに平行な方向であるＸ方向、Ｙ方向を第１方向、第２方向として第１送信素子群、第１受信素子群、第２送信素子群及び第２受信素子群を配置していたが、これ以外の配置を採用してもよい。具体的には、第１送信素子群及び第１受信素子群の配置方向である第１方向は、基板２の四辺のいずれとも平行でない斜め方向（例えば、基板２の対角線方向）であってもよい。この場合、第２送信素子群及び第２受信素子群の配置方向である第２方向は、基板２の四辺のいずれとも平行でない斜め方向であり、かつ第１方向に対して略直交する方向として規定される。
【００４９】
また、上述した実施形態では、マトリクス座標の検出（二次元座標検出）を行う位置検出装置に対して本発明を適用した場合の形態について例示していたが、第２送信素子及び第２受信素子を省略し、この場合には、第１送信素子及び第１受信素子の組み合わせによって一次元方向の位置検出を行うように位置検出装置を構成することも可能である。この場合においても、配線構造が大幅に簡略化された位置検出装置を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】一実施形態の位置検出装置の構成を説明する模式平面図である。
【図２】図１に示す位置検出装置のII−II線方向における断面図である。
【図３】各第１送信素子に割り当てられた共振周波数について説明するグラフである。
【図４】各第１受信素子に割り当てられた共振周波数について説明するグラフである。
【図５】一方向性電極の具体例を説明する図である。
【図６】位置検出装置を含んで構成されるタッチパネル装置の構成例を説明するブロック図である。
【図７】弾性波素子を備える電子機器の一例を示す斜視図である。
【図８】変形例の第１送信素子群及び第１受信素子群の構成を説明する模式平面図である。
【符号の説明】
【００５１】
１…位置検出装置、２…基板、３…圧電体膜、１０…第１送信素子群、２０…第２送信素子群、３０…第１受信素子群、４０…第２受信素子群、１００…タッチパネル装置、１０１…タッチパネル部、１０２…周波数選択回路、１０３…周波数可変発振回路、１０４…Ｘ方向検出回路、１０５…Ｙ方向検出回路、１０６…座標位置判定回路、ＸＴ１１〜ＸＴ３…第１送信素子、ＸＲ１１〜ＸＲ３…第１受信素子、ＹＴ１〜ＹＴ３…第２送信素子、ＹＲ１〜ＹＲ３…第２受信素子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
接触表面に弾性波を伝搬させ、当該接触表面に対象物が接触したときの前記弾性波の状態変化を用いて位置検出を行う位置検出装置であって、
基板と、
第１方向に沿って前記基板上に配置され、かつ並列接続された弾性波送信用の複数の第１送信素子を含んでなる第１送信素子群と、
それぞれが前記複数の第１送信素子と一対一に対応付けられており、前記第１方向に沿って前記基板上に前記第１送信素子群と離間して配置され、かつ並列接続された弾性波受信用の複数の第１受信素子を含んでなる第１受信素子群と、
を備え、
前記第１送信素子群及び前記第１受信素子群は、対応付けられた各対の前記第１送信素子及び前記第１受信素子ごとにそれぞれ異なる共振周波数を有するように構成される、位置検出装置。
【請求項２】
各対の前記第１送信素子及び前記第１受信素子ごとに０．５〜３％程度ずつ前記共振周波数が異なるように構成される、請求項１に記載の位置検出装置。
【請求項３】
前記基板は、矩形状であり、
前記第１方向は、前記基板の四辺のいずれとも平行でない斜め方向である、請求項１に記載の位置検出装置。
【請求項４】
前記第１送信素子群及び前記第１受信素子群は、隣接する所定数の前記第１送信素子及び前記第１受信素子の対ごとに同一の共振周波数が設定されており、
当該所定数の前記第１送信素子及び前記第１受信素子の各対は、それぞれが送受信する弾性波の間に位相差が生じるように構成されている、請求項１に記載の位置検出装置。
【請求項５】
前記位相差は、０°より大きく１８０°より小さい値、又は１８０°より大きく３６０°より小さい値に設定される、請求項４に記載の位置検出装置。
【請求項６】
前記複数の第１送信素子及び前記複数の第１受信素子のそれぞれは一方向性電極を用いて構成される、請求項１に記載の位置検出装置。
【請求項７】
前記第１方向と略直交する第２方向に沿って前記基板上に配置され、かつ並列接続された弾性波送信用の複数の第２送信素子を含んでなる第２送信素子群と、
それぞれが前記複数の第２送信素子と一対一に対応付けられており、前記第２方向に沿って前記基板上に前記第２送信素子群と離間して配置され、かつ並列接続された弾性波受信用の複数の第２送信素子を含んでなる第２受信素子群と、
を更に備え、
前記第２送信素子群及び前記第２受信素子群は、対応付けられた各対の前記第２送信素子及び前記第２受信素子ごとにそれぞれ異なる共振周波数を有するように構成される、請求項１乃至６のいずれかに記載の位置検出装置。
【請求項８】
前記第１送信素子群と前記第２送信素子群とが並列接続される、請求項７に記載の位置検出装置。
【請求項９】
各対の前記第２送信素子及び前記第２受信素子ごとに０．５〜３％程度ずつ前記共振周波数が異なるように構成される、請求項７に記載の位置検出装置。
【請求項１０】
前記第２送信素子群及び前記第２受信素子群は、所定数の前記第２送信素子及び前記第１受信素子の対ごとに同一の共振周波数が設定されており、
当該所定数の前記第２送信素子及び前記第２受信素子の各対は、それぞれが送受信する弾性波の間に位相差が生じるように構成されている、請求項７に記載の位置検出装置。
【請求項１１】
前記位相差は、０°より大きく１８０°より小さい値、又は１８０°より大きく３６０°より小さい値に設定される、請求項１０に記載の位置検出装置。
【請求項１２】
前記複数の第２送信素子及び前記複数の第２受信素子のそれぞれは一方向性電極を用いて構成される、請求項７に記載の位置検出装置。
【請求項１３】
請求項１乃至１２のいずれかに記載の位置検出装置を備える電子機器。
【請求項１】
接触表面に弾性波を伝搬させ、当該接触表面に対象物が接触したときの前記弾性波の状態変化を用いて位置検出を行う位置検出装置であって、
基板と、
第１方向に沿って前記基板上に配置され、かつ並列接続された弾性波送信用の複数の第１送信素子を含んでなる第１送信素子群と、
それぞれが前記複数の第１送信素子と一対一に対応付けられており、前記第１方向に沿って前記基板上に前記第１送信素子群と離間して配置され、かつ並列接続された弾性波受信用の複数の第１受信素子を含んでなる第１受信素子群と、
を備え、
前記第１送信素子群及び前記第１受信素子群は、対応付けられた各対の前記第１送信素子及び前記第１受信素子ごとにそれぞれ異なる共振周波数を有するように構成される、位置検出装置。
【請求項２】
各対の前記第１送信素子及び前記第１受信素子ごとに０．５〜３％程度ずつ前記共振周波数が異なるように構成される、請求項１に記載の位置検出装置。
【請求項３】
前記基板は、矩形状であり、
前記第１方向は、前記基板の四辺のいずれとも平行でない斜め方向である、請求項１に記載の位置検出装置。
【請求項４】
前記第１送信素子群及び前記第１受信素子群は、隣接する所定数の前記第１送信素子及び前記第１受信素子の対ごとに同一の共振周波数が設定されており、
当該所定数の前記第１送信素子及び前記第１受信素子の各対は、それぞれが送受信する弾性波の間に位相差が生じるように構成されている、請求項１に記載の位置検出装置。
【請求項５】
前記位相差は、０°より大きく１８０°より小さい値、又は１８０°より大きく３６０°より小さい値に設定される、請求項４に記載の位置検出装置。
【請求項６】
前記複数の第１送信素子及び前記複数の第１受信素子のそれぞれは一方向性電極を用いて構成される、請求項１に記載の位置検出装置。
【請求項７】
前記第１方向と略直交する第２方向に沿って前記基板上に配置され、かつ並列接続された弾性波送信用の複数の第２送信素子を含んでなる第２送信素子群と、
それぞれが前記複数の第２送信素子と一対一に対応付けられており、前記第２方向に沿って前記基板上に前記第２送信素子群と離間して配置され、かつ並列接続された弾性波受信用の複数の第２送信素子を含んでなる第２受信素子群と、
を更に備え、
前記第２送信素子群及び前記第２受信素子群は、対応付けられた各対の前記第２送信素子及び前記第２受信素子ごとにそれぞれ異なる共振周波数を有するように構成される、請求項１乃至６のいずれかに記載の位置検出装置。
【請求項８】
前記第１送信素子群と前記第２送信素子群とが並列接続される、請求項７に記載の位置検出装置。
【請求項９】
各対の前記第２送信素子及び前記第２受信素子ごとに０．５〜３％程度ずつ前記共振周波数が異なるように構成される、請求項７に記載の位置検出装置。
【請求項１０】
前記第２送信素子群及び前記第２受信素子群は、所定数の前記第２送信素子及び前記第１受信素子の対ごとに同一の共振周波数が設定されており、
当該所定数の前記第２送信素子及び前記第２受信素子の各対は、それぞれが送受信する弾性波の間に位相差が生じるように構成されている、請求項７に記載の位置検出装置。
【請求項１１】
前記位相差は、０°より大きく１８０°より小さい値、又は１８０°より大きく３６０°より小さい値に設定される、請求項１０に記載の位置検出装置。
【請求項１２】
前記複数の第２送信素子及び前記複数の第２受信素子のそれぞれは一方向性電極を用いて構成される、請求項７に記載の位置検出装置。
【請求項１３】
請求項１乃至１２のいずれかに記載の位置検出装置を備える電子機器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００６−２９２４４０（Ｐ２００６−２９２４４０Ａ）
【公開日】平成１８年１０月２６日（２００６．１０．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１１０２１５（Ｐ２００５−１１０２１５）
【出願日】平成１７年４月６日（２００５．４．６）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１０月２６日（２００６．１０．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年４月６日（２００５．４．６）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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