JP4785285B2 - 超音波情報管理システム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンピュータに装着されることにより、情報の流出や盗難を防止し、通信の秘匿性を向上させることが可能な超音波情報管理システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯電話、デスクトップパソコンまたはノートブックパソコンなどを使用する際には、情報の流出や盗難などの危険を常に伴う。また、無線通信ネットワークを利用した商取引が増加するにつれ、トラブルに遭遇する例も増えている。情報の流出や盗難を防止したり通信の秘匿性を向上させるためには、符号化技術が有力である。符号化技術を含むハードウエアとしては、従来、主に磁気カードやICカードが用いられてきた。磁気カードは最も汎用性に富むものであるが、比較的簡単にコピーされてしまうことや、パスワードを盗むことが容易であることなどの問題点を有する。従って、クレジットカード、キャッシュカードおよびプリペイドカードなどの不正使用が絶えない。ICカードは偽造されにくいという点では磁気カードよりも優れているものの、情報の安全性において十分であるとは言えない。また、磁気カードに比べ製造工程が複雑であることなどの問題点を有する。
【０００３】
最近、キーボードに変わる情報入力手段としてタッチパネルが注目されている。タッチパネルは、特に携帯電話や携帯パソコンなどの携帯情報端末には有力である。たとえば、くさび型トランスデューサや圧電薄膜トランスデューサ等を含む従来のタッチパネルは、非圧電板上を接触することにより非圧電板上の超音波が消失して出力電気信号が検出されなくなるということを利用している。従って、従来のタッチパネルは、信号処理が複雑であることから符号化技術のためのハードウエアとしての利用は難しい。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、タッチパネル部と、錠部と、鍵部から成る超音波情報管理システムを提供することにある。また本発明のさらなる目的は、コンピュータを媒介とする情報の流出や盗難を防止することが可能で、情報通信の秘匿性を向上させることが可能で、低電圧および低消費電力の自励発振駆動が可能で、回路構成が簡単で、大量生産が可能で、小型軽量で、耐久性に優れた超音波情報管理システムを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の超音波情報管理システムは、タッチパネル部と、錠部と、鍵部から成る超音波情報管理システムであって、前記タッチパネル部は、非圧電板と、少なくとも１つの超音波伝搬手段と、信号分析器から成り、前記超音波伝搬手段は少なくとも１つの入力用すだれ状電極T_i (i=1, 2,…, m)と、少なくとも１つの出力用すだれ状電極R_i (i=1, 2,…, m)と、第１入力用および第１出力用圧電基板から成り、前記入力用すだれ状電極T_iは電極周期長Pおよび電極交差幅Lを有し、前記出力用すだれ状電極R_iは、その電極指の方向が前記入力用すだれ状電極T_iの電極指に対し角θの傾きを成すように配置されていて、前記出力用すだれ状電極R_iは、前記出力用すだれ状電極R_iの前記電極指の方向と直交する方向に沿った電極周期長P_Nと、前記出力用すだれ状電極R_iの前記電極指の方向に沿った電極交差幅L_Pを有し、前記錠部は第２圧電基板と、所定の符号パターンを有する符号化すだれ状電極と、末端すだれ状電極から成り、前記末端すだれ状電極は、その電極指の方向が前記符号化すだれ状電極の電極指に対し平行になるように配置されており、前記鍵部は第３圧電基板と、先端すだれ状電極と、復号化すだれ状電極から成り、前記復号化すだれ状電極は前記符号化すだれ状電極と同様な符号パターンを有し、前記入力用すだれ状電極T_iに入力電気信号が印加されると、前記第１入力用圧電基板に第１弾性表面波が励振され、前記第１弾性表面波は、前記非圧電板の前記上端面を介して前記第１出力用圧電基板に伝搬された後、前記出力用すだれ状電極R_iで電気信号E_j (j=1, 2,…, n)に変換され、前記電気信号E_jの遅延位相は、前記非圧電板の前記上端面における前記入力用すだれ状電極T_iと前記出力用すだれ状電極R_iの間の弾性表面波伝搬路W_j (j=1, 2,…, n)に相関しており、前記弾性表面波伝搬路W_jの１つを接触したときにだけ前記電気信号E_jの１つが前記出力用すだれ状電極R_iで検出され、前記電気信号E_jの前記１つが前記符号化すだれ状電極に印加されると、前記第２圧電基板に前記符号パターンに基づく第２弾性表面波が励振され、前記第２弾性表面波が前記末端すだれ状電極に到達すると、前記符号パターンに相関する符号化バースト信号が検出され、前記符号化バースト信号が前記先端すだれ状電極に印加されると、前記第３圧電基板に第３弾性表面波が励振され、前記第３弾性表面波が前記復号化すだれ状電極に到達するとパルスが検出され、前記パルスの位相が前記信号分析器において検出され、弾性表面波伝搬路W_jの前記１つが前記位相から判別される。
【０００６】
請求項２に記載の超音波情報管理システムは、前記タッチパネル部に２つの前記超音波伝搬手段が含まれ、前記錠部に２つの前記符号化すだれ状電極と２つの前記末端すだれ状電極が含まれ、前記鍵部に２つの前記先端すだれ状電極と２つの前記復号化すだれ状電極が含まれた超音波情報管理システムであって、２つの前記超音波伝搬手段は、２つの前記符号化すだれ状電極、２つの前記末端すだれ状電極、２つの前記先端すだれ状電極および２つの前記復号化すだれ状電極とそれぞれ対応しており、各々の前記超音波伝搬手段の前記出力用すだれ状電極R_iで検出された前記電気信号E_jの前記１つが、対応する前記符号化すだれ状電極に印加されると、前記第２圧電基板に前記第２弾性表面波がそれぞれ励振され、前記第２弾性表面波が、対応する前記末端すだれ状電極に到達すると、前記符号化バースト信号がそれぞれ検出され、前記符号化バースト信号が、対応する前記先端すだれ状電極に印加されると、前記第３圧電基板に前記第３弾性表面波が励振され、前記第３弾性表面波が、対応する前記復号化すだれ状電極に到達すると、パルスがそれぞれ検出され、各々の前記パルスの位相が前記信号分析器において検出され、前記弾性表面波伝搬路W_jの前記１つが、各々の前記位相から判別される。
【０００７】
請求項３に記載の超音波情報管理システムは、２つの前記符号化すだれ状電極が、互いに異なる符号パターンを有する。
【０００８】
請求項４に記載の超音波情報管理システムは、前記電極周期長P_Nは前記電極周期長Pとcosθとの積に等しく、前記電極交差幅L_Pは前記電極交差幅Lとsecθとの積に等しいばかりでなく前記電極周期長Pとcosecθとの積に等しい。
【０００９】
請求項５に記載の超音波情報管理システムは、前記第１入力用圧電基板、前記第１出力用圧電基板、前記第２圧電基板および前記第３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その厚さ方向と平行である。
【００１０】
請求項６に記載の超音波情報管理システムは、前記第１入力用圧電基板、前記第１出力用圧電基板、前記第２圧電基板および前記第３圧電基板の厚さが前記電極周期長Pよりも小さく、前記非圧電板の厚さが前記電極周期長Pの３倍よりも大きい。
【００１１】
請求項７に記載の超音波情報管理システムは、前記非圧電板自身に伝搬する弾性表面波の位相速度が前記第１入力用および第１出力用圧電基板自身に伝搬する弾性表面波の位相速度よりも速い。
【００１２】
請求項８に記載の超音波情報管理システムは、前記信号分析器と、前記入力用すだれ状電極T_iとの間に増幅器が備えられている。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の超音波情報管理システムは、タッチパネル部と、錠部と、鍵部から成る簡単な構造を有する。タッチパネル部は、非圧電板と、少なくとも１つの超音波伝搬手段と、信号分析器から成る。超音波伝搬手段は少なくとも１つの入力用すだれ状電極T_i (i=1, 2,…, m)と、少なくとも１つの出力用すだれ状電極R_i (i=1, 2,…, m)と、第１入力用および第１出力用圧電基板から成る。入力用すだれ状電極T_iは電極周期長Pおよび電極交差幅Lを有する。出力用すだれ状電極R_iは、その電極指の方向が入力用すだれ状電極T_iの電極指に対し角θの傾きを成すように配置されていて、出力用すだれ状電極R_iは、出力用すだれ状電極R_iの電極指の方向と直交する方向に沿った電極周期長P_Nと、出力用すだれ状電極R_iの電極指の方向に沿った電極交差幅L_Pを有する。このとき、電極周期長P_Nは電極周期長Pとcosθとの積に等しく、電極交差幅L_Pは電極交差幅Lとsecθとの積に等しいばかりでなく電極周期長Pとcosecθとの積に等しい。錠部は第２圧電基板と、所定の符号パターンを有する符号化すだれ状電極と、末端すだれ状電極から成る。末端すだれ状電極は、その電極指の方向が符号化すだれ状電極の電極指に対し平行になるように配置されている。鍵部は第３圧電基板と、先端すだれ状電極と、復号化すだれ状電極から成る。復号化すだれ状電極は符号化すだれ状電極と同様な符号パターンを有する。
【００１４】
もしも、入力用すだれ状電極T_iに入力電気信号が印加されると、第１入力用圧電基板に第１弾性表面波が励振される。このとき、第１入力用圧電基板が圧電セラミックで成り、その圧電セラミックの分極軸の方向がその厚さ方向と平行であることから、第１入力用圧電基板には第１弾性表面波が効率よく励振される。さらに、もしも第１弾性表面波の位相速度が非圧電板自身を伝搬する弾性表面波のレイリー波の位相速度とほぼ等しい場合には、入力電気信号が効率よく第１弾性表面波に変換される。第１弾性表面波は、非圧電板の上端面を伝わって、非圧電板の内部に漏洩されることなく第１出力用圧電基板に伝搬される。第１弾性表面波が非圧電板の内部に漏洩されないのは、第１に、第１入力用圧電基板の厚さが入力用すだれ状電極T_iの電極周期長Pよりも小さいこと、第２に、非圧電板の厚さが第１入力用すだれ状電極T_iの電極周期長Pの３倍よりも大きいこと、そして第３に、非圧電板自身を伝搬する第１弾性表面波の位相速度が第１入力用圧電基板自身を伝搬する第１弾性表面波の位相速度よりも速いことに因る。第１出力用圧電基板に伝搬された第１弾性表面波は、出力用すだれ状電極R_iで電気信号E_j (j=1, 2,…, n)に変換される。このようにして、非圧電板の上端面においては、入力用すだれ状電極T_iと出力用すだれ状電極R_iの間に弾性表面波伝搬路W_j (j=1, 2,…, n)が形成される。このとき、電気信号E_jの遅延位相は弾性表面波伝搬路W_jに相関している。
【００１５】
もしも、弾性表面波伝搬路W_jの１つを接触すると、電気信号E_jの１つが出力用すだれ状電極R_iで検出される。言い換えると、もしも非圧電板の上端面のどこにも接触しなければ、出力用すだれ状電極R_iで電気信号が検出されることはない。なぜならば、電気信号E_jそれぞれの位相の合計は零であるからである。この電気信号E_jの１つが符号化すだれ状電極に印加されると、符号化すだれ状電極の符号パターンに基づく第２弾性表面波が第２圧電基板に励振される。第２弾性表面波が末端すだれ状電極に到達すると、符号パターンに相関する符号化バースト信号が検出される。符号化バースト信号が先端すだれ状電極に印加されると、第３圧電基板に第３弾性表面波が励振される。第３弾性表面波が復号化すだれ状電極に到達するとパルスが検出され、パルスの位相が信号分析器において検出される。結果として、弾性表面波伝搬路W_jの１つが、つまり非圧電板の上端面における接触位置がパルスの位相から判別される。また、接触位置をパルスの位相から判別することにより、信号の分析が容易になり、回路構成も簡単になる。このようにして、本発明の超音波情報管理システムでは、鍵部の符号化すだれ状電極の符号パターンが錠部の復号化すだれ状電極の符号パターンと一致しなければ、接触位置を検出するどころか、このような情報管理システムを含むコンピュータを駆動することすら不可能となる。従って、本発明の超音波情報管理システムを携帯電話やパソコンに採用すれば、情報の秘匿性を向上させることが可能となる。さらに、ソフトウエアによる符号化技術を併用することにより、情報管理システムの秘匿性をさらに向上させることができる。
【００１６】
本発明の超音波情報管理システムでは、タッチパネル部に２つの超音波伝搬手段が含まれ、錠部に２つの符号化すだれ状電極と２つの末端すだれ状電極が含まれ、鍵部に２つの先端すだれ状電極と２つの復号化すだれ状電極が含まれた構造が可能である。２つの超音波伝搬手段は、２つの符号化すだれ状電極、２つの末端すだれ状電極、２つの先端すだれ状電極、そして２つの復号化すだれ状電極とそれぞれ対応している。このような構造においては、各々の超音波伝搬手段の出力用すだれ状電極R_iで検出された電気信号E_jの１つが、対応する符号化すだれ状電極に印加されると、第２圧電基板に第２弾性表面波がそれぞれ励振される。第２弾性表面波が、対応する末端すだれ状電極に到達すると、符号化バースト信号がそれぞれ検出される。符号化バースト信号が、対応する先端すだれ状電極に印加されると、第３圧電基板に第３弾性表面波が励振される。第３弾性表面波が、対応する復号化すだれ状電極に到達すると、パルスがそれぞれ検出され、各々のパルスの位相が信号分析器において検出される。このようにして、弾性表面波伝搬路W_jの１つが、各々の位相から判別される。また、２つの符号化すだれ状電極が互いに異なる符号パターンを有するとともに、２つの復号化すだれ状電極が２つの符号化すだれ状電極とそれぞれ同様な符号パターンを有する構造を採用することが可能である。結果として、非圧電板の上端面における接触位置をより精密に判別することができるだけでなく、情報管理システムの秘匿性をさらに向上させることが可能となる。
【００１７】
本発明の超音波情報管理システムでは、信号分析器と、入力用すだれ状電極T_iとの間に増幅器を備えた構造が可能である。このような構造では、入力用すだれ状電極T_iに増幅器を介してパルスが印加される。従って、自励発振駆動が可能となり、回路構成が簡単になる。
【００１８】
【実施例】
図１は本発明の超音波情報管理システムの第１の実施例を示す構成図である。本発明の超音波情報管理システムはタッチパネル部と、タッチパネル部に接続されている錠部と、鍵部から成る。タッチパネル部は、２つの超音波伝搬手段、非圧電板１、信号分析器１２、増幅器１３、スイッチ１４，１５および１６から成る。一方の超音波伝搬手段は第１入力用圧電基板２、第１出力用圧電基板４、入力用すだれ状電極T_x1、出力用すだれ状電極R_x1から成る。もう一方の超音波伝搬手段は第１入力用圧電基板３、第１出力用圧電基板５、入力用すだれ状電極T_y1、出力用すだれ状電極R_y1から成る。入力用すだれ状電極T_x1およびT_y1と、出力用すだれ状電極R_x1およびR_y1は、非圧電板１上に設けられている。錠部は第２圧電基板６と、第２圧電基板６上に設けられた符号化すだれ状電極７および末端すだれ状電極８から成る。鍵部は第３圧電基板９と、第３圧電基板９上に設けられた先端すだれ状電極１０および復号化すだれ状電極１１から成る。鍵部は、コンピュータを駆動するときにだけ、錠部とタッチパネル部の間にスイッチ１４および１５を介して接続される。入力用すだれ状電極T_x1およびT_y1、出力用すだれ状電極R_x1およびR_y1、符号化すだれ状電極７、末端すだれ状電極８、先端すだれ状電極１０および復号化すだれ状電極１１は、それぞれアルミニウム薄膜で成る。第１入力用圧電基板２および３と、第１出力用圧電基板４および５は図１では描かれていない。入力用すだれ状電極T_x1およびT_y1は、400μmの電極周期長Pと、12 mmの電極交差幅Lを有する。
【００１９】
図２は出力用すだれ状電極R_x1の平面図である。出力用すだれ状電極R_x1は、その電極指の方向が入力用すだれ状電極T_x1の電極指に対し角θの傾きを成すように配置されている。また、出力用すだれ状電極R_x1は、その電極指の方向と直交する方向に沿った電極周期長P_Nを有するとともに、その電極指の方向に沿った電極交差幅L_Pを有する。電極周期長P_Nは電極周期長Pとcosθとの積に等しい。電極交差幅L_Pは電極交差幅Lとsecθとの積に等しいばかりでなく、電極周期長Pとcosecθとの積に等しい。
【００２０】
図３は符号化すだれ状電極７の平面図である。符号化すだれ状電極７は、１１個の電極対から成り、各電極対は400μmの電極周期長を有し、これは入力用すだれ状電極T_x1の電極周期長Pと等しい。符号化すだれ状電極７は、バーカーコードに基づく一定の符号パターンを有する。図３で示されるような１１デジットコード（１，１，１，０，０，０，１，０，０，１，０）の他に、たとえば３デジットコード（１，１，０）や７デジットコード（１，１，１，０，０，１，０）が利用できる。復号化すだれ状電極１１もまた符号化すだれ状電極７と同様な符号パターンを有する。末端すだれ状電極８の電極指の方向は、符号化すだれ状電極７の電極指の方向と平行である。復号化すだれ状電極１１の電極指の方向は、先端すだれ状電極１０の電極指の方向と平行である。
【００２１】
図４は図１のタッチパネル部の断面図である。第１入力用圧電基板３、第１出力用圧電基板５、信号分析器１２、増幅器１３、スイッチ１４，１５および１６、入力用すだれ状電極T_y1および出力用すだれ状電極R_y1は図４では描かれていない。非圧電板１は厚さ1.5 mmのガラス板で成る。第１入力用圧電基板２および３と、第１出力用圧電基板４および５は厚さ150μmの圧電セラミックで成り、その圧電セラミックの分極軸の方向はその厚さ方向と平行である。第１入力用圧電基板２および３は、それぞれ入力用すだれ状電極T_x1およびT_y1上に設けられている。第１出力用圧電基板４および５は、それぞれ出力用すだれ状電極R_x1およびR_y1上に設けられている。
【００２２】
図１の超音波情報管理システムにおいて、もしも入力電気信号が入力用すだれ状電極T_x1またはT_y1にスイッチ１６を介して印加されると、第１入力用圧電基板２または３に第１弾性表面波が励振される。第１入力用圧電基板２または３に励振された第１弾性表面波は、非圧電板１の上端面を伝わって、非圧電板１の内部に漏洩されることなく第１出力用圧電基板４または５にそれぞれ伝搬される。第１出力用圧電基板４に伝搬された第１弾性表面波は出力用すだれ状電極R_x1において電気信号E_xj (j=1, 2,…, n)に変換され、第１出力用圧電基板５に伝搬された第１弾性表面波は出力用すだれ状電極R_y1において電気信号E_yj (j=1, 2,…, n)に変換される。このようにして、非圧電板１の上端面においては、入力用すだれ状電極T_x1と出力用すだれ状電極R_x1の間に弾性表面波伝搬路W_xj (j=1, 2,…, n)が形成され、また、入力用すだれ状電極T_y1と出力用すだれ状電極R_y1の間に弾性表面波伝搬路W_yj (j=1, 2,…, n)が形成される。このとき、電気信号E_xjの遅延位相は、弾性表面波伝搬路W_xjに相関し、電気信号E_yjの遅延位相は、弾性表面波伝搬路W_yjに相関している。
【００２３】
図１の超音波情報管理システムにおいて、もしも弾性表面波伝搬路W_xjの１つと、弾性表面波伝搬路W_yjの１つとの交点を接触すると、出力用すだれ状電極R_x1において電気信号E_xjの１つが検出されるか、または、出力用すだれ状電極R_y1において電気信号E_yjの１つが検出される。言い換えると、もしも非圧電板１の上端面のどこにも接触しなければ、出力用すだれ状電極R_x1およびR_y1のどこにも電気信号は検出されない。なぜならば、電気信号E_xjそれぞれの位相の合計は零であり、電気信号E_yjそれぞれの位相の合計もまた零であるからである。電気信号E_xjの１つまたは電気信号E_yjの１つが符号化すだれ状電極７に印加されると、符号化すだれ状電極７の符号パターンに基づく第２弾性表面波が第２圧電基板６に励振される。第２弾性表面波は末端すだれ状電極８で符号化バースト信号として検出される。この符号化バースト信号がスイッチ１４を介して先端すだれ状電極１０に印加されると、第３圧電基板９に第３弾性表面波が励振される。このとき、もしも第３弾性表面波が符号パターンに相関すれば、復号化すだれ状電極１１でパルスが検出される。言い換えれば、もしも鍵部が無ければ、または、もしも鍵部の復号化すだれ状電極１１の符号パターンが符号化すだれ状電極７の符合パターンとは異なる場合には、パルスは検出されない。従って、接触位置を検出するどころか、このような情報管理システムを有するコンピュータを駆動することすら不可能となる。
【００２４】
図１の超音波情報管理システムにおいて、復号化すだれ状電極１１で検出されたパルスがスイッチ１５を介して信号分析器１２に到達すると、パルスの位相が判明し、このパルスの位相から弾性表面波伝搬路W_xjの１つ、または弾性表面波伝搬路W_yjの１つが分かる。このとき、信号分析器１２でパルスが現れたときに入力用すだれ状電極T_x1およびT_y1のどちらに入力電気信号が印加されていたかを明らかにする必要がある。入力用すだれ状電極T_x1に入力電気信号が印加されていた場合には、弾性表面波伝搬路W_xjの１つが分かり、入力用すだれ状電極T_y1に入力電気信号が印加されていた場合には、弾性表面波伝搬路W_yjの１つが分かる。このようにして、弾性表面波伝搬路W_xjの１つと、弾性表面波伝搬路W_yjの１つとの交点が、それぞれのパルスの位相から判別される。さらに、入力用すだれ状電極T_x1またはT_y1に増幅器１３を介してパルスが印加されることにより、自励発振駆動が可能となる。また、接触位置をパルスの位相から判別することにより、信号の分析が容易になり、回路構成も簡単になる。その上、前述の符号化技術に加え、ソフトウエアによる符号化技術を併用することにより、本発明の超音波情報管理システムの秘匿性をさらに向上させることができる。
【００２５】
図５は、符号化すだれ状電極７および復号化すだれ状電極１１の代わりに用いられる符号化すだれ状電極の部分拡大平面図である。各々の電極対の極性を変化させることにより、任意の符号パターンを得ることができる。このようにして、図５の符号化すだれ状電極を用いることにより、さらに秘匿性に優れた超音波情報管理システムを提供することができる。
【００２６】
図６は本発明の超音波情報管理システムの第２の実施例を示す構成図である。本発明の超音波情報管理システムはタッチパネル部と、錠部と、鍵部から成る。タッチパネル部は、スイッチ１７および１８と、入力用すだれ状電極T_x2，T_x3，T_y2およびT_y3と、出力用すだれ状電極R_x2，R_x3，R_y2およびR_y3が新たに用いられていることを除いて、図１と同様な構造を有する。入力用すだれ状電極T_x2，T_x3，T_y2およびT_y3は入力用すだれ状電極T_x1と同様な構造を有し、出力用すだれ状電極R_x2，R_x3，R_y2およびR_y3は出力用すだれ状電極R_x1と同様な構造を有する。
【００２７】
図６の超音波情報管理システムにおいて、もしも入力電気信号がスイッチ１６および１７を介して入力用すだれ状電極T_x1，T_x2およびT_x3に順次に印加されると、第１入力用圧電基板２に第１弾性表面波が励振される。第１弾性表面波は、非圧電板１の上端面を伝わって第１出力用圧電基板４に伝搬された後、出力用すだれ状電極R_x1，R_x2およびR_x3において順次に電気信号E_xjに変換される。このようにして、入力用すだれ状電極T_x1と出力用すだれ状電極R_x1の間、入力用すだれ状電極T_x2と出力用すだれ状電極R_x2の間、または入力用すだれ状電極T_x3と出力用すだれ状電極R_x3の間に弾性表面波伝搬路W_xjが形成される。同様にして、もしも入力電気信号がスイッチ１６および１８を介して入力用すだれ状電極T_y1，T_y2およびT_y3に順次に印加されると、第１入力用圧電基板３に第１弾性表面波が励振される。第１弾性表面波は、非圧電板１の上端面を伝わって第１出力用圧電基板５に伝搬された後、出力用すだれ状電極R_y1，R_y2およびR_y3において順次に電気信号E_yjに変換される。このようにして、入力用すだれ状電極T_y1と出力用すだれ状電極R_y1の間、入力用すだれ状電極T_y2と出力用すだれ状電極R_y2の間、または入力用すだれ状電極T_y3と出力用すだれ状電極R_y3の間に弾性表面波伝搬路W_yjが形成される。
【００２８】
図6の超音波情報管理システムにおいて、たとえば入力用すだれ状電極T_x1と出力用すだれ状電極R_x1の間の弾性表面波伝搬路W_xjの１つと、入力用すだれ状電極T_y3と出力用すだれ状電極R_y3の間の弾性表面波伝搬路W_yjの１つとの交点を接触すると、出力用すだれ状電極R_x1において電気信号E_xjの１つが検出されるか、または、出力用すだれ状電極R_y3において電気信号E_yjの１つが検出される。このとき、入力用すだれ状電極T_x1がスイッチ１６および１７を介して増幅器１３と接続されているときに限って、電気信号E_xjの１つが出力用すだれ状電極R_x1で検出され、入力用すだれ状電極T_y3がスイッチ１６および１８を介して増幅器１３と接続されているときに限って、電気信号E_yjの１つが出力用すだれ状電極R_y1で検出される。電気信号E_xjの１つまたは電気信号E_yjの１つが符号化すだれ状電極７に印加されると、符号化すだれ状電極７の符号パターンに基づく第２弾性表面波が第２圧電基板６に励振される。第２弾性表面波は末端すだれ状電極８で符号化バースト信号として検出される。この符号化バースト信号がスイッチ１４を介して先端すだれ状電極１０に印加されると、第３圧電基板９に第３弾性表面波が励振される。このとき、もしも第３弾性表面波が符号パターンに相関すれば、復号化すだれ状電極１１でパルスが検出される。
【００２９】
図６の超音波情報管理システムにおいて、復号化すだれ状電極１１で検出されたパルスがスイッチ１５を介して信号分析器１２に到達すると、パルスの位相が判明し、このパルスの位相から弾性表面波伝搬路W_xjの１つ、または弾性表面波伝搬路W_yjの１つが分かる。このとき、信号分析器１２でパルスが現れたときに入力用すだれ状電極T_x1，T_x2，T_x3，T_y1，T_y2およびT_y3のどれに入力電気信号が印加されていたかを明らかにする必要がある。たとえば、入力用すだれ状電極T_x2に入力電気信号が印加されていた場合には、入力用すだれ状電極T_y2と出力用すだれ状電極R_y2の間の弾性表面波伝搬路W_xjの１つが分かる。このようにして、弾性表面波伝搬路W_xjの１つと、弾性表面波伝搬路W_yjの１つとの交点が、それぞれのパルスの位相から判別される。
【００３０】
図７は本発明の超音波情報管理システムの第３の実施例を示す構成図である。本発明の超音波情報管理システムはタッチパネル部と、錠部と、鍵部から成る。タッチパネル部は、増幅器１３と、スイッチ１４，１５および１６が無いことと、増幅器13_xおよび13_yと、スイッチ１９および２０が新たに用いられていることを除いて、図１と同様な構造を有する。錠部は符号化すだれ状電極７および末端すだれ状電極８が無いことと、符号化すだれ状電極7_xおよび7_yと、末端すだれ状電極8_xおよび8_yが新たに用いられていることを除いて、図１と同様な構造を有する。鍵部は先端すだれ状電極１０および復号化すだれ状電極１１が無いことと、先端すだれ状電極10_xおよび10_yと、復号化すだれ状電極11_xおよび11_yが新たに用いられていることを除いて、図１と同様な構造を有する。符号化すだれ状電極7_xおよび復号化すだれ状電極11_xは互いに同様な構造を有し、符号化すだれ状電極7_yおよび復号化すだれ状電極11_yは互いに同様な構造を有する。
【００３１】
図７の超音波情報管理システムでは、入力電気信号が入力用すだれ状電極T_x1およびT_y1に同時に印加され、第１入力用圧電基板２および３に第１弾性表面波がそれぞれ励振される。第１入力用圧電基板２および３に励振された第１弾性表面波は、第１出力用圧電基板４および５にそれぞれ伝搬され、出力用すだれ状電極R_x1およびR_y1において電気信号E_xjおよびE_yjにそれぞれ変換される。このようにして、非圧電板１の上端面において弾性表面波伝搬路W_xjおよびW_yjが形成される。もしも弾性表面波伝搬路W_xjの１つと、弾性表面波伝搬路W_yjの１つとの交点を接触すると、電気信号E_xjの１つおよび電気信号E_yjの１つが、出力用すだれ状電極R_x1およびR_y1においてそれぞれ検出される。電気信号E_xjの１つおよび電気信号E_yjの１つが符号化すだれ状電極7_xおよび7_yにそれぞれ印加されると、第２弾性表面波が第２圧電基板６に励振される。第２弾性表面波は末端すだれ状電極8_xおよび8_yでそれぞれ符号化バースト信号として検出される。これらの符号化バースト信号がスイッチ１９を介して先端すだれ状電極10_xおよび10_yに印加されることにより、結果として復号化すだれ状電極11_xおよび11_yでパルスが検出される。これらのパルスの位相が信号分析器１２で判別されることにより、弾性表面波伝搬路W_xjの１つと、弾性表面波伝搬路W_yjの１つとの交点が明らかになる。さらに、符号化すだれ状電極7_xおよび7_yが互いに異なる符合パターンを有することにより、本発明の超音波情報管理システムの秘匿性をさらに向上させることができる。
【００３２】
【発明の効果】
本発明の超音波情報管理システムは、タッチパネル部と、錠部と、鍵部から成る。タッチパネル部は、非圧電板と、少なくとも１つの超音波伝搬手段と、信号分析器から成る。超音波伝搬手段は少なくとも１つの入力用すだれ状電極T_i (i=1, 2,…, m)と、少なくとも１つの出力用すだれ状電極R_i (i=1, 2,…, m)と、第１入力用および第１出力用圧電基板から成る。タッチパネル部に接続されている錠部は、第２圧電基板と、所定の符号パターンを有する符号化すだれ状電極と、末端すだれ状電極から成る。鍵部は第３圧電基板と、先端すだれ状電極と、復号化すだれ状電極から成る。鍵部は、コンピュータを駆動するときにだけ、錠部とタッチパネル部の間に接続される。
【００３３】
もしも、入力用すだれ状電極T_iに入力電気信号が印加されると、第１入力用圧電基板に第１弾性表面波が励振される。第１弾性表面波は、非圧電板の上端面を伝わって第１出力用圧電基板に伝搬され、出力用すだれ状電極R_iで電気信号E_j (j=1, 2,…, n)に変換される。このようにして、非圧電板の上端面においては、入力用すだれ状電極T_iと出力用すだれ状電極R_iの間に弾性表面波伝搬路W_j (j=1, 2,…, n)が形成される。このとき、電気信号E_jの遅延位相は弾性表面波伝搬路W_jに相関している。もしも、弾性表面波伝搬路W_jの１つを接触すると、電気信号E_jの１つが出力用すだれ状電極R_iで検出され、これが符号化すだれ状電極に印加されると、符号化すだれ状電極の符号パターンに基づく第２弾性表面波が第２圧電基板に励振される。第２弾性表面波が末端すだれ状電極に到達すると、符号パターンに相関する符号化バースト信号が検出される。符号化バースト信号が先端すだれ状電極に印加されると、第３圧電基板に第３弾性表面波が励振される。第３弾性表面波が復号化すだれ状電極に到達するとパルスが検出される。結果として、弾性表面波伝搬路W_jの１つが、信号分析器においてパルスの位相から判別される。このようにして、本発明の超音波情報管理システムでは、鍵部の符号化すだれ状電極の符号パターンが錠部の復号化すだれ状電極の符号パターンと一致しなければ、接触位置を検出するどころか、このような情報管理システムを含むコンピュータを駆動することすら不可能となる。従って、本発明の超音波情報管理システムを携帯電話やパソコンに採用すれば、情報の秘匿性を向上させることが可能となる。さらに、ソフトウエアによる符号化技術を併用することにより、情報管理システムの秘匿性をさらに向上させることができる。
【００３４】
本発明の超音波情報管理システムでは、タッチパネル部に２つの超音波伝搬手段が含まれ、錠部に２つの符号化すだれ状電極と２つの末端すだれ状電極が含まれ、鍵部に２つの先端すだれ状電極と２つの復号化すだれ状電極が含まれた構造が可能である。２つの超音波伝搬手段は、２つの符号化すだれ状電極、２つの末端すだれ状電極、２つの先端すだれ状電極、そして２つの復号化すだれ状電極とそれぞれ対応している。このような構造においては、２つの符号化すだれ状電極が互いに異なる符号パターンを有するとともに、２つの復号化すだれ状電極が２つの符号化すだれ状電極とそれぞれ同様な符号パターンを有する構造を採用することが可能である。結果として、非圧電板の上端面における接触位置をより精密に判別することができるだけでなく、情報管理システムの秘匿性をさらに向上させることが可能となる。
【００３５】
本発明の超音波情報管理システムでは、信号分析器と、入力用すだれ状電極T_iとの間に増幅器を備えた構造が可能である。このような構造では、入力用すだれ状電極T_iに増幅器を介してパルスが印加される。従って、自励発振駆動が可能となり、回路構成が簡単になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の超音波情報管理システムの第１の実施例を示す構成図。
【図２】出力用すだれ状電極R_x1の平面図。
【図３】符号化すだれ状電極７の平面図。
【図４】図１のタッチパネル部の断面図。
【図５】符号化すだれ状電極７および復号化すだれ状電極１１の代わりに用いられる符号化すだれ状電極の部分拡大平面図。
【図６】本発明の超音波情報管理システムの第２の実施例を示す構成図。
【図７】本発明の超音波情報管理システムの第３の実施例を示す構成図。
【符号の説明】
１ 非圧電板
２，３ 第１入力用圧電基板
４，５ 第１出力用圧電基板
６ 第２圧電基板
７ 符号化すだれ状電極
８ 末端すだれ状電極
９ 第３圧電基板
１０ 先端すだれ状電極
１１ 復号化すだれ状電極
１２ 信号分析器
１３ 増幅器
１４，１５，１６，１７，１８，１９，２０ スイッチ
7_x，7_y 符号化すだれ状電極
8_x，8_y 末端すだれ状電極
10_x，10_y 先端すだれ状電極
11_x，11_y 復号化すだれ状電極
13_x，13_y 増幅器
T_x1，T_x2，T_x3，T_y1，T_y2，T_y3 入力用すだれ状電極
R_x1，R_x2，R_x3，R_y1，R_y2，R_y3 出力用すだれ状電極

Claims (8)

1. 情報入力機能を有するタッチパネル部と、錠部と、前記タッチパネル部と前記錠部の間に接続される鍵部から成り、前記錠部と前記鍵部とが整合性を有する場合にのみ前記タッチパネル部を介して入力される情報を出力する超音波情報管理システムであって、前記タッチパネル部は、非圧電板と、少なくとも１つの超音波伝搬手段と、信号分析器から成り、前記超音波伝搬手段は少なくとも１つの入力用すだれ状電極T_i (i=1, 2,…, m)と、少なくとも１つの出力用すだれ状電極R_i (i=1, 2,…, m)と、第１入力用および第１出力用圧電基板から成り、前記入力用すだれ状電極T_iは電極周期長Pおよび電極交差幅Lを有し、前記出力用すだれ状電極R_iは、その電極指の方向が前記入力用すだれ状電極T_iの電極指に対し角θの傾きを成すように配置されていて、前記出力用すだれ状電極R_iは、前記出力用すだれ状電極R_iの前記電極指の方向と直交する方向に沿った電極周期長P_Nと、前記出力用すだれ状電極R_iの前記電極指の方向に沿った電極交差幅L_Pを有し、前記錠部は第２圧電基板と、所定の符号パターンを有する符号化すだれ状電極と、末端すだれ状電極から成り、前記末端すだれ状電極は、その電極指の方向が前記符号化すだれ状電極の電極指に対し平行になるように配置されており、前記鍵部は第３圧電基板と、先端すだれ状電極と、復号化すだれ状電極から成り、前記入力用すだれ状電極T _i は、入力電気信号を印加されることにより、前記第１入力用圧電基板に第１弾性表面波を励振し、前記第１弾性表面波を前記非圧電板の上端面を介して前記第１出力用圧電基板に伝搬する機能を有し、前記出力用すだれ状電極R_i は、前記第１出力用圧電基板に伝搬された前記第１弾性表面波を電気信号E_j (j=1, 2,…, n)に変換する機能を有し、前記電気信号E_jの遅延位相は、前記非圧電板の前記上端面における前記入力用すだれ状電極T_iと前記出力用すだれ状電極R_iの間の弾性表面波伝搬路W_j (j=1, 2,…, n)に相関しており、前記出力用すだれ状電極R _i は、前記弾性表面波伝搬路W _j の１つを接触したときにだけ前記電気信号E _j のうちの相関する１つを検出して前記符号化すだれ状電極に印加する機能を有し、前記符号化すだれ状電極は、前記電気信号E _j の相関する前記１つが印加されることにより、前記第２圧電基板に前記符号パターンに基づく第２弾性表面波を励振して前記末端すだれ状電極に到達させる機能を有し、前記末端すだれ状電極は、前記第２弾性表面波を、前記符号パターンに相関する符号化バースト信号として検出して、前記鍵部が接続された状態における前記先端すだれ状電極に印加する機能を有し、前記先端すだれ状電極は、前記符号化バースト信号が印加されることにより、前記第３圧電基板に第３弾性表面波を励振して、前記復号化すだれ状電極に到達させる機能を有し、前記復号化すだれ状電極は、前記符号化すだれ状電極と同様な符号パターンを有する場合にのみ、前記第３弾性表面波をパルスとして検出する機能を有し、前記信号分析器は、前記パルスの位相を検出し、前記位相から前記弾性表面波伝搬路W _j のうちの接触された前記１つを判別する機能を有することを特徴とする超音波情報管理システム。
2. 前記タッチパネル部に２つの前記超音波伝搬手段が含まれ、前記錠部に２つの前記符号化すだれ状電極と２つの前記末端すだれ状電極が含まれ、前記鍵部に２つの前記先端すだれ状電極と２つの前記復号化すだれ状電極が含まれた超音波情報管理システムであって、２つの前記超音波伝搬手段は、２つの前記符号化すだれ状電極、２つの前記末端すだれ状電極、２つの前記先端すだれ状電極および２つの前記復号化すだれ状電極とそれぞれ対応しており、各々の前記超音波伝搬手段の前記出力用すだれ状電極R_iで検出された前記電気信号E_jの前記１つが、対応する前記符号化すだれ状電極に印加されると、前記第２圧電基板に前記第２弾性表面波がそれぞれ励振され、前記第２弾性表面波が、対応する前記末端すだれ状電極に到達すると、前記符号化バースト信号がそれぞれ検出され、前記符号化バースト信号が、対応する前記先端すだれ状電極に印加されると、前記第３圧電基板に前記第３弾性表面波が励振され、前記第３弾性表面波が、対応する前記復号化すだれ状電極に到達すると、パルスがそれぞれ検出され、各々の前記パルスの位相が前記信号分析器において検出され、前記弾性表面波伝搬路W_jの前記１つが、各々の前記位相から判別される請求項１に記載の超音波情報管理システム。
3. ２つの前記符号化すだれ状電極が、互いに異なる符号パターンを有する請求項２に記載の超音波情報管理システム。
4. 前記電極周期長P_Nは前記電極周期長Pとcosθとの積に等しく、前記電極交差幅L_Pは前記電極交差幅Lとsecθとの積に等しいばかりでなく前記電極周期長Pとcosecθとの積に等しい請求項１，２または３に記載の超音波情報管理システム。
5. 前記第１入力用圧電基板、前記第１出力用圧電基板、前記第２圧電基板および前記第３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その厚さ方向と平行である請求項１，２，３または４に記載の超音波情報管理システム。
6. 前記第１入力用圧電基板、前記第１出力用圧電基板、前記第２圧電基板および前記第３圧電基板の厚さが前記電極周期長Pよりも小さく、前記非圧電板の厚さが前記電極周期長Pの３倍よりも大きい請求項１，２，３，４または５に記載の超音波情報管理システム。
7. 前記非圧電板自身に伝搬する弾性表面波の位相速度が前記第１入力用および第１出力用圧電基板自身に伝搬する弾性表面波の位相速度よりも速い請求項１，２，３，４，５または６に記載の超音波情報管理システム。
8. 前記信号分析器と、前記入力用すだれ状電極T_iとの間に増幅器が備えられた請求項１，２，３，４，５，６または７に記載の超音波情報管理システム。

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