(57)【要約】【課題】呼気が吹き付けられたか否かを高精度で検出することができる呼気検出装置、携帯端末および時刻表示装置を提供すること。【解決手段】呼気検出装置１は、呼気が吹き付けられる呼気吹付部と、呼気吹付部の圧力を検出する撓み量センサー３と、呼気吹付部の圧力とは異なる物理量（温度）を検出する温度センサー６と、呼気吹付部に呼気が吹き付けられたか否かの判断の基準となる判断基準が記憶された記憶部１１と、撓み量センサー３および温度センサー６が検出した検出結果と、判断基準とを比較して、呼気吹付部に呼気が吹き付けられたか否かを判断する判断部８２とを備えている。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
呼気が吹き付けられる呼気吹付部と、
前記呼気吹付部が受ける圧力を検出して信号を出力する圧力検出部と、
前記圧力とは異なる物理量を検出して信号を出力する物理量検出部と、
前記呼気吹付部に呼気が吹き付けられたか否かを判断する基準となる判断基準が記憶されている記憶部と、
前記圧力検出部が出力した信号および前記物理量検出部が出力した信号と、前記判断基準とを比較して、前記呼気吹付部に呼気が吹き付けられたか否かを判断する判断部と、
を備えることを特徴とする呼気検出装置。
【請求項２】
前記物理量検出部は、温度センサーを含んでいる請求項１に記載の呼気検出装置。
【請求項３】
前記圧力検出部は、圧力センサーを含み、
前記圧力センサーと前記温度センサーとは、一体的に構成されている請求項２に記載の呼気検出装置。
【請求項４】
前記物理量検出部は、湿度センサーを含んでいる請求項１ないし３のいずれか１項に記載の呼気検出装置。
【請求項５】
前記物理量検出部は、マイクロフォンを含んでいる請求項１ないし４のいずれか１項に記載の呼気検出装置。
【請求項６】
前記判断基準は、基準となる基準データを含み、
前記マイクロフォンで検出した音声のデータと、前記基準データとを比較する請求項５に記載の呼気検出装置。
【請求項７】
前記判断基準は、前記呼気吹付部に予め吹き付けられた呼気の情報に基づいて設定される請求項１ないし６のいずれか１項に記載の呼気検出装置。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれか１項に記載の呼気検出装置を備えることを特徴とする携帯端末。
【請求項９】
請求項１ないし７のいずれか１項に記載の呼気検出装置を備えることを特徴とする時刻表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、呼気検出装置、携帯端末および時刻表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
人間の呼気を吹き付けることで、スイッチのＯＮ／ＯＦＦを操作する装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に開示されている音声認識装置は、呼気の圧力を検出するセンサと、音声認識手段とを有している。この音声認識装置に呼気を吹き付けて、センサが呼気の圧力を検出すると、音声認識手段が作動するよう構成されている。
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の音声認識装置を例えば屋外等で使用した場合、センサが風圧を検出し、音声認識手段が意図せずに作動する問題がある。この場合、音声認識手段の不本意な作動による消費電力の増大や、周辺の音声を認識してしまう誤作動等を招くおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−２３４７８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、呼気が吹き付けられたか否かを高精度に検出することができる呼気検出装置、携帯端末および時刻表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このような目的は、下記の本発明により達成される。
［適用例１］
本発明の呼気検出装置は、呼気が吹き付けられる呼気吹付部と、
前記呼気吹付部が受ける圧力を検出して信号を出力する圧力検出部と、
前記圧力とは異なる物理量を検出して信号を出力する物理量検出部と、
前記呼気吹付部に呼気が吹き付けられたか否かを判断する基準となる判断基準が記憶されている記憶部と、
前記圧力検出部が出力した信号および前記物理量検出部が出力した信号と、前記判断基準とを比較して、前記呼気吹付部に呼気が吹き付けられたか否かを判断する判断部と、
を備えることを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、呼気吹付部の圧力と、圧力以外の物理量を検出し、それらの検出結果と判断基準と比較して判断を行うため、圧力のみを検出して判断基準と比較して判断する場合に比べて、呼気が吹き付けられたか否かを高精度に検出することができる。
【０００９】
［適用例２］
本発明の呼気検出装置では、前記物理量検出部は、温度センサーを含んでいるのが好ましい。
【００１０】
これにより、呼気吹付部の圧力および温度の検出結果と判断基準とを比較し、判断することで、呼気が吹き付けられたか否かを検出することができる。よって、各検出部の検出結果が、判断基準に基づく圧力および温度の所定の条件を満足しない限り、呼気が吹き付けられたと認識しないよう構成することができる。
【００１１】
［適用例３］
本発明の呼気検出装置では、前記圧力検出部は、圧力センサーを含み、
前記圧力センサーと前記温度センサーとは、一体的に構成されているのが好ましい。
【００１２】
これにより、圧力センサーと温度センサーとを１つの素子で構成することができる。よって、これらを別途設ける場合に比べ、呼気検出装置の構成を簡素にすることができるとともに、呼気検出装置の小型化を図ることができる。
【００１３】
さらに、圧力センサーと温度センサーとが一体的に構成されていることで、圧力センサーと温度センサーとをできるだけ近くに配置することができる。これにより、呼気吹付部の温度をできるだけ高精度に検出することができる。
【００１４】
［適用例４］
本発明の呼気検出装置では、前記物理量検出部は、湿度センサーを含んでいるのが好ましい。
【００１５】
これにより、呼気吹付部の圧力および湿度の検出結果と判断基準とを比較し、判断することで、呼気が吹き付けられたか否かを検出することができる。よって、各検出部の検出結果が、判断基準に基づく圧力および湿度の所定の条件を満足しない限り、呼気が吹き付けられたと認識しないよう構成することができる。
【００１６】
［適用例５］
本発明の呼気検出装置では、前記物理量検出部は、マイクロフォンを含んでいるのが好ましい。
【００１７】
これにより、呼気吹付部の圧力および音声の検出結果と判断基準とを比較して判断することで、呼気が吹き付けられたか否かを検出することができる。よって、各検出部の検出結果が、判断基準に基づく圧力および音声の所定の条件を満足しない限り、呼気が吹き付けられたと検出しないよう構成することができる。
【００１８】
［適用例６］
本発明の呼気検出装置では、前記判断基準は、基準となる基準データを含み、
前記マイクロフォンで検出した音声のデータと、前記基準データとを比較するのが好ましい。
これにより、呼気が吹き付けられたか否かをより高精度に判断することができる。
【００１９】
［適用例７］
本発明の呼気検出装置では、前記判断基準は、前記呼気吹付部に予め吹き付けられた呼気の情報に基づいて設定されるのが好ましい。
これにより、呼気が吹き付けられたか否かをより正確に判断することができる。
【００２０】
［適用例８］
本発明の携帯端末は、本発明の呼気検出装置を備えることを特徴とする。
これにより、信頼性の高い携帯端末を得ることができる。
【００２１】
［適用例９］
本発明の時刻表示装置は、本発明の呼気検出装置を備えることを特徴とする。
これにより、信頼性の高い時刻表示装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は、本発明の呼気検出装置の第１実施形態を備える携帯端末の斜視図である。
【図２】図２は、図１に示す物理量センサーを示す断面図である。
【図３】図３は、図１に示す物理量センサーが有する撓み量センサーおよび温度センサーを示す平面図である。
【図４】図４は、図２に示す撓み量センサーを含む回路を説明するための図である。
【図５】図５は、図１に示す呼気検出装置の構成を示すブロック図である。
【図６】図６は、図１に示す呼気検出装置が備える制御部の制御を説明するためのフローチャートである。
【図７】図７は、本発明の呼気検出装置の第２実施形態の構成を示すブロック図である。
【図８】図８は、本発明の呼気検出装置の第３実施形態の構成を示すブロック図である。
【図９】図９は、本発明の呼気検出装置を備える携帯端末の別の形態を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の呼気検出装置、携帯端末および時刻表示装置を添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
まず、本発明の呼気検出装置を備える携帯端末について説明する。
【００２４】
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の呼気検出装置の第１実施形態を備える携帯端末の斜視図である。図２は、図１に示す物理量センサーを示す断面図である。図３は、図１に示す物理量センサーが有する撓み量センサーおよび温度センサーを示す平面図である。図４は、図２に示す撓み量センサーを含む回路を説明するための図である。図５は、図１に示す呼気検出装置の構成を示すブロック図である。図６は、図１に示す呼気検出装置が備える制御部の制御を説明するためのフローチャートである。
【００２５】
図１に示すように、携帯端末１００は、腕時計型時刻表示装置である。携帯端末１００は、現在時刻の他、日付、現在地の海抜からの高度、天候、使用者の心拍数等の様々な情報を表示する機能や、ストップウォッチ機能等を有している。
【００２６】
この携帯端末１００は、本体部１０１と、本体部１０１を手首に固定する一対の固定バンド１０２とを有している。また、各固定バンド１０２は、一方に設けられた尾錠と、他方に設けられた孔とで固定される。
【００２７】
本体部１０１は、液晶表示パネルで構成された表示部１０１ａを有するケース１０３と、ケース１０３に内蔵された本発明の呼気検出装置１とを備えている。また、呼気検出装置１は、物理量センサー１０と、制御部８と、記憶部１１とを有している。以下、各部について説明する。
【００２８】
図１に示すように、ケース１０３は、筐体で構成され、物理量センサー１０、制御部８、記憶部１１およびバッテリー（図示せず）等を収納している。また、ケース１０３の側部には、複数の操作ボタン１０５が設けられている。これらの操作ボタン１０５を操作することで、表示部１０１ａに表示する情報を切換えたり、ストップウォッチやバックライトのＯＮ／ＯＦＦを選択したりすることができる。
【００２９】
ケース１０３の表示部１０１ａの近傍には、呼気吹付孔（呼気検出部）１０４が形成されている。呼気吹付孔１０４は、表示部１０１ａの近傍に開口した孔で構成されており、その内側には、物理量センサー１０が設置されている。携帯端末１００では、呼気吹付孔１０４に呼気を吹き付けると、物理量センサー１０が呼気吹付孔１０４に吹き付けられた呼気の圧力や、圧力以外の物理量を検出するよう構成されている。このことについては、後に詳述する。
【００３０】
まず、物理量センサー１０について説明する。
図２に示すように、物理量センサー１０は、基板２と、圧力センサーとしての撓み量センサー（圧力検出部）３と、温度センサー（物理量検出部）６と、素子周囲構造体４と、空洞部７と、半導体回路９と、を有している。
【００３１】
≪基板≫
基板２は、板状をなし、ＳＯＩ基板（第１のＳｉ層２１１、ＳｉＯ２層２１２、第２のＳｉ層２１３がこの順で積層している基板）で構成された半導体基板２１上に、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）で構成された第１絶縁膜２２と、シリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）で構成された第２絶縁膜２３と、をこの順に積層することで構成されている。ただし、半導体基板２１としては、ＳＯＩ基板に限定されず、例えば、シリコン基板を用いることができる。また、第１絶縁膜２２および第２絶縁膜２３の材料としては、製造時に半導体基板２１を保護することと、半導体基板２１、撓み量センサー３および温度センサー６の間を絶縁することができれば、特に限定されない。また、基板２の平面視形状は、特に限定されず、例えば、略正方形または略長方形等の矩形や、円形とすることができ、本実施形態では、略正方形となっている。
【００３２】
また、基板２には、周囲の部分よりも薄肉であり、受圧によって撓み変形するダイアフラム２４が設けられている。このダイアフラム２４は、基板２の下面（第２のＳｉ層２１３）に有底の凹部２５を設けることで形成され、その下面（凹部２５の底面）が受圧面２４ａとなっている。このようなダイアフラム２４の平面視形状は、特に限定されず、例えば略正方形または略長方形等の矩形や、円形とすることができるが、本実施形態では略正方形となっている。また、ダイアフラム２４の幅は、特に限定されないが、４００μｍ以上６００μｍ以下程度とすることができる。また、ダイアフラム２４の厚さは、特に限定されないが、例えば、１０μｍ以上５０μｍ以下であるのが好ましく、１５μｍ以上２５μｍ以下であるのがより好ましい。これにより、ダイアフラム２４を十分に柔らかくすることでき、十分に撓み変形することができる。
【００３３】
また、半導体基板２１上およびその上方には半導体回路（回路）９が作り込まれている。この半導体回路９には、例えばＭＯＳトランジスタ等の能動素子、キャパシタ、インダクタ、抵抗、ダイオード、配線等の回路要素が含まれている。このように、基板２に半導体回路９を作り込むことで、半導体回路９を別体として設ける場合と比較して、物理量センサー１０の小型化を図ることができる。
【００３４】
≪撓み量センサー≫
撓み量センサー３は、図２および図３に示すように、ダイアフラム２４に配置されている４つのピエゾ抵抗素子（撓み量検出素子）３１、３２、３３、３４を有している。このうち、ピエゾ抵抗素子３１、３２は、平面視で四角形をなすダイアフラム２４の互いに対向する１対の辺２４１、２４２に対応して配置され、ピエゾ抵抗素子３３、３４は、平面視で四角形をなすダイアフラム２４の他の互いに対向する１対の辺２４３、２４４に対応して配置されている。
【００３５】
ピエゾ抵抗素子３１は、ダイアフラム２４の外縁部（辺２４１近傍）に配置されたピエゾ抵抗部３１１を有している。ピエゾ抵抗部３１１は、辺２４１に平行な方向に沿って延びている長手形状をなしている。また、このピエゾ抵抗部３１１の両端部にはそれぞれ配線３１３が接続されている。
【００３６】
同様に、ピエゾ抵抗素子３２は、ダイアフラム２４の外縁部（辺２４２近傍）に配置されたピエゾ抵抗部３２１を有している。ピエゾ抵抗部３２１は、辺２４２に平行な方向に沿って延びている長手形状をなしている。また、このピエゾ抵抗部３２１の両端部にはそれぞれ配線３２３が接続されている。
【００３７】
一方、ピエゾ抵抗素子３３は、ダイアフラム２４の外縁部（辺２４３近傍）に配置された１対のピエゾ抵抗部３３１と、１対のピエゾ抵抗部３３１同士を接続している接続部３３２とを有している。１対のピエゾ抵抗部３３１は、互いに平行であり、かつ、辺２４３に対して垂直な方向（ピエゾ抵抗部３１１、３２１と同じ方向）に沿って延びている長手形状をなしている。このような１対のピエゾ抵抗部３３１の一端部同士は、接続部３３２を介して接続されており、１対のピエゾ抵抗部３３１の他端部にはそれぞれ配線３３３が接続されている。
【００３８】
同様に、ピエゾ抵抗素子３４は、ダイアフラム２４の外縁部（辺２４４近傍）に配置された１対のピエゾ抵抗部３４１と、１対のピエゾ抵抗部３４１同士を接続している接続部３４２とを有している。１対のピエゾ抵抗部３４１は、互いに平行であり、かつ、辺２４４に対して垂直な方向（ピエゾ抵抗部３１１、３２１と同じ方向）に沿って延びている長手形状をなしている。このような１対のピエゾ抵抗部３４１の一端部同士は、接続部３４２を介して接続されており、１対のピエゾ抵抗部３４１の他端部にはそれぞれ配線３４３が接続されている。
【００３９】
以上のようなピエゾ抵抗部３１１、３２１、３３１、３４１は、それぞれ、例えば、半導体基板２１の第１のＳｉ層２１１にリン、ボロン等の不純物をドープ（拡散または注入）することで構成されている。また、配線３１３、３２３、３３３、３４３および接続部３３２、３４２は、それぞれ、例えば、第１のＳｉ層２１１に、ピエゾ抵抗部３１１、３２１、３３１、３４１よりも高濃度でリン、ボロン等の不純物をドープ（拡散または注入）することで構成されている。
【００４０】
ただし、ピエゾ抵抗部３１１、３２１、３３１、３４１は、この他、例えば、ダイアフラム２４上に多結晶シリコン膜をスパッタリング法、ＣＶＤ法等により形成し、その多結晶シリコン膜をエッチングによりパターンニングし、そこにリン、ボロン等の不純物をドープ（拡散または注入）することで構成されていてもよい。配線３１３、３２３、３３３、３４３および接続部３３２、３４２についても同様である。
【００４１】
また、ピエゾ抵抗素子３１、３２、３３、３４は、自然状態における抵抗値が互いに等しくなるように構成されている。そして、これらのピエゾ抵抗素子３１、３２、３３、３４は、配線３１３、３２３、３３３、３４３等を介して、互いに電気的に接続され、図４に示すように、ブリッジ回路３０（ホイートストンブリッジ回路）を構成している。このブリッジ回路３０には、駆動電圧ＡＶＤＣを供給する駆動回路（図示せず）が接続されている。そして、ブリッジ回路３０は、ピエゾ抵抗素子３１、３２、３３、３４の抵抗値に応じた信号（電圧）を出力する。
【００４２】
このような撓み量センサー３は、極めて薄いダイアフラム２４を用いても、共振子のような振動素子をセンサー素子として用いた場合のようにダイアフラム２４への振動漏れによってＱ値が低下するという問題がない。また、第１のＳｉ層２１１にリン、ボロン等の不純物をドープしてピエゾ抵抗素子３１、３２、３３、３４を構成することで、例えば、ピエゾ抵抗素子３１、３２、３３、３４をダイアフラム２４の上面に重ねて設ける場合に比較して、物理量センサー１０の低背化（薄型化）を図ることができる。
【００４３】
≪温度センサー≫
温度センサー６は、図３に示すように、ダイアフラム２４に設けられているピエゾ抵抗素子（温度検知素子）６１を有している。ピエゾ抵抗素子６１は、ダイアフラム２４の中央部Ｓ１に配置されたピエゾ抵抗部６１１を有している。すなわち、ピエゾ抵抗部６１１は、撓み量センサー３（ピエゾ抵抗部３１１、３２１、３３１、３４１）よりもダイアフラム２４の中央側（中心Ｏ側）に位置している。また、ピエゾ抵抗部６１１は、ピエゾ抵抗部３１１と並んで配置されており、ピエゾ抵抗部６１１と平行となるように辺２４１に沿って延びている長手形状をなしている。また、ピエゾ抵抗部６１１の両端部にはそれぞれ配線６１３が接続されている。
【００４４】
このようなピエゾ抵抗素子６１は、温度によって抵抗値が変化する性質を有しているため、ピエゾ抵抗素子６１の抵抗値変化に基づいて、周辺部（近傍に位置する撓み量センサー３や、呼気吹付孔１０４内）の温度を検知することができる。特に、ピエゾ抵抗素子６１をダイアフラム２４に設けることで、温度センサー６を撓み量センサー３のより近傍に、かつ、撓み量センサー３と同じく空洞部７内に配置することができる。すなわち、温度センサー６を撓み量センサー３とより近い環境下に置くことができ、撓み量センサー３の温度をより精度よく検知することができる。
【００４５】
このようなピエゾ抵抗部６１１は、例えば、第１のＳｉ層２１１にリン、ボロン等の不純物をドープ（拡散または注入）することで構成されている。また、配線６１３は、例えば、第１のＳｉ層２１１に、ピエゾ抵抗部６１１よりも高濃度でリン、ボロン等の不純物をドープ（拡散または注入）することで構成されている。第１のＳｉ層２１１にリン、ボロン等の不純物をドープしてピエゾ抵抗素子６１を構成することで、温度センサー６を簡単に設けることができるとともに、例えば、熱伝対などの別部材をダイアフラム２４の上面に重ねて設ける場合に比較して、物理量センサー１０の低背化（薄型化）を図ることができる。
【００４６】
ただし、ピエゾ抵抗部６１１、６２１、６３１、６４１は、この他、例えば、ダイアフラム２４上に多結晶シリコン膜をスパッタリング法、ＣＶＤ法等により形成し、その多結晶シリコン膜をエッチングによりパターンニングし、そこにリン、ボロン等の不純物をドープ（拡散または注入）することで構成されていてもよい。配線３１３、３２３、３３３、３４３および接続部３３２、３４２についても同様である。
【００４７】
≪素子周囲構造体４≫
図２に示すように、素子周囲構造体４は、空洞部７を画成するように形成されている。この素子周囲構造体４は、基板２上に撓み量センサー３および温度センサー６を取り囲むように形成された環状の壁部５１と、壁部５１の内壁に囲まれている空洞部７の開口を塞ぐ被覆部５２とを有している。
【００４８】
このような素子周囲構造体４は、層間絶縁膜４１と、層間絶縁膜４１上に形成された配線層４２と、配線層４２および層間絶縁膜４１上に形成された層間絶縁膜４３と、層間絶縁膜４３上に形成された配線層４４と、配線層４４および層間絶縁膜４３上に形成された表面保護膜４５と、封止層４６とを有している。配線層４４は、空洞部７の内外を連通する複数の細孔４４２を備えた被覆層４４１を有しており、被覆層４４１上に配置されている封止層４６が細孔４４２を封止している。このような素子周囲構造体４では、層間絶縁膜４１、配線層４２、層間絶縁膜４３、配線層４４（ただし、被覆層４４１を除く部分）および表面保護膜４５で前述した壁部５１が構成され、被覆層４４１および封止層４６で前述した被覆部５２が構成されている。
【００４９】
なお、配線層４２、４４は、空洞部７を囲むように形成されている配線層４２ａ、４４ａと、半導体回路９の配線を構成する配線層４２ｂ、４４ｂと、を含んでいる。したがって、半導体回路９は、配線層４２ｂ、４４ｂによって物理量センサー１０の上面に引き出されている。また、配線層４２ａと第２絶縁膜２３との間には、例えば、多結晶シリコン膜からなる膜４９が設けられている。
【００５０】
層間絶縁膜４１、４３としては、特に限定されないが、例えば、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）等の絶縁膜を用いることができる。また、配線層４２、４４としては、特に限定されないが、例えば、アルミニウム膜等の金属膜を用いることができる。また、封止層４６としては、特に限定されないが、Ａｌ、Ｃｕ、Ｗ、Ｔｉ、ＴｉＮ等の金属膜を用いることができる。また、表面保護膜４５としは、特に限定されないが、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、ポリイミド膜、エポキシ樹脂膜など、素子を水分、ゴミ、傷などから保護するための耐性を有するものを用いることができる。
【００５１】
≪空洞部≫
図２に示すように、基板２と素子周囲構造体４とで画成された空洞部７は、密閉された空間であり、物理量センサー１０が検出する圧力の基準値となる圧力基準室として機能する。空洞部７は、ダイアフラム２４と重なるように配置されており、ダイアフラム２４が空洞部７を画成する壁部の一部を構成している。空洞部７内の状態は、特に限定されないが、真空状態（例えば１０Ｐａ以下）であることが好ましい。これにより、物理量センサー１０を、真空状態を基準として圧力を検出する「絶対圧センサー」として用いることができる。そのため、物理量センサー１０の利便性が向上する。ただし、空洞部７内の状態は、真空状態でなくてもよく、例えば、大気圧状態であってもよいし、大気圧よりも気圧が低い減圧状態であってもよいし、大気圧よりも気圧が高い加圧状態であってもよい。また、空洞部７内には窒素ガス、希ガス等の不活性ガスが封入されていてもよい。
以上、物理量センサー１０の構成について簡単に説明した。
【００５２】
このような物理量センサー１０では、ダイアフラム２４が呼気吹付孔１０４に臨むように配置されており、呼気吹付孔１０４に呼気が吹き付けられたら、ダイアフラム２４の受圧面２４ａが呼気の圧力に応じてダイアフラム２４が撓み変形する。これにより、ピエゾ抵抗素子３１、３２、３３、３４が歪み、その撓み量に応じてピエゾ抵抗素子３１、３２、３３、３４の抵抗値が変化する。それに伴って、ブリッジ回路３０の出力が変化する。そして、前述したように、ピエゾ抵抗素子３１、３２、３３、３４は、自身の撓みのほかにも、自身の温度（環境温度）によっても抵抗値が変化する性質（抵抗値の温度依存性）を有している。そのため、ブリッジ回路３０の出力の変化は、ピエゾ抵抗素子３１、３２、３３、３４の撓みとピエゾ抵抗素子３１、３２、３３、３４の温度とに起因したものとなり、このような出力（信号）からは、受圧面２４ａで受けた圧力（絶対圧）の大きさを精度よく求めることができない。そこで、物理量センサー１０では、温度センサー６で撓み量センサー３の温度を検知し、検知した温度に基づいて、ブリッジ回路３０から得られる信号を補正（ピエゾ抵抗素子３１、３２、３３、３４の温度に起因する変化分を除去）し、補正後の信号に基づいて、受圧面２４ａで受けた圧力（絶対圧）の大きさを求める。これにより、受圧面２４ａで受けた圧力を精度よく求めることができる。
【００５３】
また、温度センサー６は、上記のような撓み量センサー３の温度補正用のセンサーとしての機能と、以下に述べるような呼気吹付孔１０４内の温度を検出する機能も兼ねている。
【００５４】
以上のような物理量センサー１０では、撓み量センサー３および温度センサー６がそれぞれ制御部８と電気的に接続されている。
【００５５】
図５に示すように、制御部８は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を含んで構成されており、比較部８１を含む判断部８２を有している。この制御部８は、表示部１０１ａ等の制御や、各種処理を実行する。
【００５６】
記憶部１１は、例えば不揮発性半導体メモリーの一種であるＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）等を有し、呼気が吹き付けられたか否かを判断する判断基準や、各種プログラム等を記憶することができる。
【００５７】
このような携帯端末１００では、呼気吹付孔１０４に呼気を吹き付けることで、操作ボタン１０５での操作に代えて、携帯端末１００の操作を行うことができる。この操作としては、例えば、バックライトのＯＮ／ＯＦＦの操作や、ストップウォッチのＳＴＡＲＴ／ＳＴＯＰの操作等が挙げられる。このような構成によれば、両手に物を持っている場合や、ランニング中等、操作ボタン１０５を操作できない、または、操作しづらい場合であっても、呼気吹付孔１０４に呼気を吹き付けるという簡単な動作で、携帯端末１００を操作することができる。
【００５８】
また、携帯端末１００は、屋外等で使用した場合であっても、風等の影響により、携帯端末１００が不本意に操作されるのを防止するのに有効な構成となっている。以下、このことについて詳述する。なお、以下では、一例としてバックライトのＯＮ／ＯＦＦが操作される場合について説明する。
【００５９】
記憶部１１には、呼気が呼気吹付孔１０４に吹き付けられたか否かの判断の基準となる判断基準が記憶されている。この判断基準は、圧力の上限値Ｐ１および下限値Ｐ２の情報（判断基準Ｐ０）と、温度の上限値Ｔ１および下限値Ｔ２の情報（判断基準Ｔ０）が含まれている。
【００６０】
比較部８１は、撓み量センサー３が検出して出力した信号（以下、「圧力Ｐ」と言う）と、記憶部１１に記憶されている判断基準とを比較するとともに、温度センサー６が検出して出力した信号（以下、「温度Ｔ」と言う）と記憶部１１に記憶されている判断基準とを比較する。
【００６１】
判断部８２は、比較部８１が比較した比較結果に基づいて、呼気が吹き付けられたか否かを判断する。比較結果が（Ｐ２≦Ｐ≦Ｐ１）および（Ｔ２≦Ｔ≦Ｔ１）の双方を満足した場合、判断部８２は、呼気が吹き付けられたと判断する。判断部８２が呼気が吹き付けられたと判断した場合、制御部８は、表示部１０１ａのバックライトを点灯させる。
【００６２】
一方、比較結果が（Ｐ２≦Ｐ≦Ｐ１）および（Ｔ２≦Ｔ≦Ｔ１）の双方を満足していない、すなわち、比較結果が、（Ｐ＞Ｐ１、Ｐ＜Ｐ２、Ｔ＞Ｔ１、Ｔ＜Ｔ２）、のいずれかであった場合には、判断部８２は、呼気が吹き付けられていないと判断する。この場合には、制御部８は、バックライトを点灯させない。
【００６３】
このように、携帯端末１００では、比較部８１の比較結果が（Ｐ２≦Ｐ≦Ｐ１）および（Ｔ２≦Ｔ≦Ｔ１）の双方を満足した場合のみ、バックライトのＯＮ／ＯＦＦを操作することができる。このため、例えば、風の影響で比較結果が（Ｐ２≦Ｐ≦Ｐ１）となった場合であっても、（Ｔ２≦Ｔ≦Ｔ１）も満足しない限り、バックライトのＯＮ／ＯＦＦの操作は行われない。
【００６４】
このように、本発明によれば、呼気吹付孔１０４の圧力Ｐおよび温度Ｔをそれぞれ検出し、それらの検出結果と判断基準との比較を行う。これにより、圧力Ｐのみを検出して判断基準と比較する場合に比べて、風の影響などによって、不本意にバックライトのＯＮ／ＯＦＦが操作されるのを防止または抑制することができる。よって、呼気が吹き付けられたか否かを高精度に検出することができる。その結果、携帯端末１００の不本意な作動による消費電力の増大を低減することができ、バッテリーの無駄な消耗を防止または抑制することができる。
【００６５】
なお、圧力の上限値Ｐ１および下限値Ｐ２と、温度の上限値Ｔ１および下限値Ｔ２は、それぞれ、使用者が予め、呼気吹付孔１０４に呼気を吹き付け、その際の呼気吹付孔１０４内の圧力Ｐおよび温度Ｔを測定し、その測定結果に基づいて設定することができる。これにより、判断基準に、使用者ごとの呼気の圧力Ｐおよび温度Ｔの個人差を反映させることができる。よって、呼気が吹き付けられたか否かをより高精度に検出することができる。
【００６６】
また、前述したように、物理量センサー１０では、撓み量センサー３と温度センサー６とが一体的に構成されているため、撓み量センサー３と温度センサー６とを１つの素子で構成することができる。これにより、圧力センサーと温度センサーとを１つの素子で構成することができる。よって、これらを別途設ける場合に比べ、一体的に構成されている分、呼気検出装置１の構成を簡素にすることができるとともに、呼気検出装置の小型化を図ることができる。さらに、撓み量センサー３と温度センサー６とを近くに配置することができ、呼気吹付孔１０４の温度Ｔをできるだけ高精度に検出することができる。
【００６７】
また、温度センサー６は、前述したように、撓み量センサー３の温度補正用のセンサーとしての機能と、呼気吹付孔１０４内の温度を検出する機能も兼ねている。これにより、撓み量センサー３は、圧力Ｐをより正確に検出することができるとともに、撓み量センサー３の温度補正用のセンサーと、呼気吹付孔１０４内の温度を検出するセンサーとを別途設けるのを省略することができる。よって、物理量センサー１０は、高精度に圧力Ｐを検出することができるとともに、小型化に優れる。
【００６８】
また、上記とは異なり、圧力の上限値Ｐ１および圧力の下限値Ｐ２、温度の上限値Ｔ１および下限値Ｔ２は、予め所定の値に設定してもよい。
【００６９】
次に、図６のフローチャートを用いて、携帯端末１００の作動について説明する。
まず、呼気吹付孔１０４に呼気を吹き付ける。このとき、撓み量センサー３および温度センサー６からの信号により、圧力Ｐおよび温度Ｔを検出する（ステップＳ１０１）。
【００７０】
次に、比較部８１が、ステップＳ１０１での検出結果に基づいて、圧力Ｐと判断基準Ｐ０とを比較するとともに、温度Ｔと判断基準Ｔ０とを比較する（ステップＳ１０２）。
【００７１】
そして、比較部８１が比較した比較結果に基づいて、判断部８２が、（Ｐ２≦Ｐ≦Ｐ１）および（Ｔ２≦Ｔ≦Ｔ１）の双方を満足しているか否かを判断する（ステップＳ１０３）。
【００７２】
ステップＳ１０３において、（Ｐ２≦Ｐ≦Ｐ１）および（Ｔ２≦Ｔ≦Ｔ１）の双方を満足していた場合、表示部１０１ａのバックライトを点灯させる（ステップＳ１０４）。
【００７３】
そして、点灯状態のバックライトを消灯させる場合には、呼気吹付孔１０４に再度、呼気を吹き付ける。このとき、撓み量センサー３および温度センサー６からの信号により、圧力Ｐおよび温度Ｔを検出する（ステップＳ１０５）。
【００７４】
次に、比較部８１が、ステップＳ１０５での検出結果に基づいて、圧力Ｐと判断基準とを比較するとともに、温度Ｔと判断基準とを比較する（ステップＳ１０６）。
【００７５】
そして、比較部８１が比較した比較結果に基づいて、判断部８２が、（Ｐ２≦Ｐ≦Ｐ１）および（Ｔ２≦Ｔ≦Ｔ１）の双方を満足しているか否かを判断する（ステップＳ１０７）。
【００７６】
ステップＳ１０３において、（Ｐ２≦Ｐ≦Ｐ１）および（Ｔ２≦Ｔ≦Ｔ１）の双方を満足していた場合、表示部１０１ａのバックライトを消灯させる（ステップＳ１０８）。
【００７７】
なお、ステップＳ１０３において、比較結果が（Ｐ２≦Ｐ≦Ｐ１）および（Ｔ２≦Ｔ≦Ｔ１）の双方を満足していない、すなわち、（Ｐ＞Ｐ１、Ｐ＜Ｐ２、Ｔ＞Ｔ１、Ｔ＜Ｔ２）のいずれかであると判断した場合には、ステップＳ１０１に戻る。この場合、バックライトは点灯されない。同様に、ステップＳ１０７において、（Ｐ２≦Ｐ≦Ｐ１）および（Ｔ２≦Ｔ≦Ｔ１）の双方を満足していないと判断した場合には、ステップＳ１０５に戻る。この場合、バックライトは消灯されない。
【００７８】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の呼気検出装置の第２実施形態について説明する。
図７は、本発明の呼気検出装置の第２実施形態の構成を示すブロック図である。
【００７９】
以下、この図を参照して本発明の呼気検出装置の第２実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
【００８０】
第２実施形態では、湿度センサーが設けられていること以外は前記第１実施形態と略同様である。
【００８１】
図７に示すように、携帯端末１００Ａは、湿度を検出する湿度センサー（物理量検出部）１２を有している。この湿度センサー１２は、呼気吹付孔１０４内に配置されている。このため、湿度センサー１２は、呼気吹付孔１０４内の湿度を検出することができる。
【００８２】
また、湿度センサー１２は、制御部８と電気的に接続されており、湿度センサー１２が検出して出力した信号（以下、「湿度Ｈ」と言う）は、制御部８に入力される。
【００８３】
また、記憶部１１に記憶された判断基準は、湿度Ｈの上限値Ｈ１および下限値Ｈ２の情報を含んでいる。
【００８４】
比較部８１は、撓み量センサー３が検出した圧力Ｐと判断基準とを比較し、温度センサー６が検出した温度Ｔと判断基準を比較するとともに、さらに、湿度センサー１２が検出した湿度Ｈと判断基準とを比較する。
【００８５】
判断部８２は、比較部８１が比較した比較結果に基づいて、呼気が吹き付けられたか否かを判断する。比較結果が（Ｐ２≦Ｐ≦Ｐ１）、（Ｔ２≦Ｔ≦Ｔ１）および（Ｈ２≦Ｈ≦Ｈ１）の全てを満足した場合、判断部８２は、呼気が吹き付けられたと判断する。判断部８２が呼気が吹き付けられたと判断した場合、制御部８は、表示部１０１ａのバックライトを点灯させる。
【００８６】
一方、比較結果が（Ｐ２≦Ｐ≦Ｐ１）、（Ｔ２≦Ｔ≦Ｔ１）および（Ｈ２≦Ｈ≦Ｈ１）のうちの１つでも満足しなかった場合、判断部８２は、呼気が吹き付けられていないと判断する。この場合には、制御部８は、バックライトを点灯させない。
【００８７】
このように本実施形態によれば、呼気が吹き付けられたか否かを検出する際、圧力Ｐおよび温度Ｔに加え、湿度Ｈも判断の基準となっている。このため、湿度Ｈも判断の基準となっている分、呼気が吹き付けられたか否かをさらに高精度に検出することができる。
【００８８】
＜第３実施形態＞
次に、本発明の呼気検出装置の第３実施形態について説明する。
図８は、本発明の呼気検出装置の第３実施形態を示すブロック図である。
【００８９】
以下、この図を参照して本発明の呼気検出装置の第３実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
【００９０】
第３実施形態では、湿度センサーに代えてマイクロフォンが設けられていること以外は前記第２実施形態と略同様である。
【００９１】
図８に示すように、携帯端末１００Ｂでは、第２実施形態での湿度センサー１２に代えて、音声を検出するマイクロフォン（物理量検出部）１３が設けられている。このマイクロフォン１３は、制御部８と電気的に接続されており、マイクロフォン１３が検出して出力した信号（以下、「周波数Ｆ」と言う）は、制御部８に入力される。
【００９２】
また、記憶部１１に記憶された判断基準は、基準となる基準データを含んでいる。この基準データは、使用者が予め、呼気検出装置１に録音した音声のデータであり、周波数の上限値Ｆ１および下限値Ｆ２が含まれている。
【００９３】
比較部８１は、撓み量センサー３が検出した圧力Ｐと判断基準とを比較し、温度センサー６が検出した温度Ｔと判断基準とを比較するとともに、さらに、マイクロフォン１３が検出した音声の周波数Ｆと基準データとを比較する。
【００９４】
比較結果が（Ｐ２≦Ｐ≦Ｐ１）、（Ｔ２≦Ｔ≦Ｔ１）および（Ｆ２≦Ｆ≦Ｆ１）の全てを満足した場合、判断部８２は、呼気が吹き付けられたと判断する。判断部８２が呼気が吹き付けられたと判断した場合、制御部８は、表示部１０１ａのバックライトを点灯させる。
【００９５】
一方、比較結果が（Ｐ２≦Ｐ≦Ｐ１）、（Ｔ２≦Ｔ≦Ｔ１）および（Ｆ２≦Ｆ≦Ｆ１）のうちの１つでも満足しなかった場合、判断部８２は、呼気が吹き付けられていないと判断する。この場合には、制御部８は、バックライトを点灯させない。
【００９６】
このように本実施形態によれば、呼気が吹き付けられたか否かを検出する際、圧力Ｐおよび温度Ｔに加え、音声の周波数Ｆも判断の基準となっている。このため、周波数Ｆも判断の基準となっている分、呼気が吹き付けられたか否かをさらに正確に検出することができる。
【００９７】
次に、本発明の呼気検出装置を適用した携帯端末の別の形態について説明する。図９は、本発明の呼気検出装置を備える携帯端末の別の形態を示す斜視図である。
【００９８】
図９に示す携帯端末２００は、複数の操作ボタン２０１と、タッチパネル２０２と、受話口２０３と、送話口２０４と、呼気吹付孔１０４と、呼気検出装置１とを備えたスマートフォン型の装置である。
【００９９】
呼気吹付孔１０４は、受話口２０３の近傍に設けられており、その内側には、呼気検出装置１が配置されている。
【０１００】
携帯端末２００は、一方の手で把持し、他方の手で操作ボタン２０１やタッチパネル２０２が操作されるが、他方の手が使えない状況であっても、携帯端末２００では、呼気吹付孔１０４に呼気を吹き付けることで、その操作を行うことができる。
【０１０１】
なお、本発明の携帯端末には、上記のスマートフォンの他、フィーチャーフォン（いわゆるガラパゴス携帯電話）やＰＨＳ等も含まれる。
【０１０２】
以上、本発明の呼気検出装置、携帯端末および時刻表示装置を図示の実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、本発明の呼気検出装置、携帯端末および時刻表示装置を構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。また、任意の構成物が付加されていてもよい。
【０１０３】
また、本発明の呼気検出装置、携帯端末および時刻表示装置は、前記各実施形態のうちの、任意の２以上の構成（特徴）を組み合わせたものであってもよい。
【０１０４】
なお、呼気検出部は、呼気吹付孔として説明したが、本発明では、呼気検出部は、呼気吹付孔の内面や、ダイアフラムの受圧面等も含まれる。
【０１０５】
また、前記第２実施形態では、比較結果が（Ｐ２≦Ｐ≦Ｐ１）、（Ｔ２≦Ｔ≦Ｔ１）および（Ｈ２≦Ｈ≦Ｈ１）の全てを満足した場合、判断部は、呼気が吹き付けられたと判断する場合について説明したが、本発明ではこれに限定されず、比較結果が（Ｐ２≦Ｐ≦Ｐ１）、（Ｔ２≦Ｔ≦Ｔ１）および（Ｈ２≦Ｈ≦Ｈ１）のうちの２つを満足した場合に判断部が、呼気が吹き付けられたと判断するよう構成されていてもよい。このことに関しては、第３実施形態についても同様である。
【０１０６】
また、本発明では、呼気の吹付け方を変化させることで、操作する機能を異ならせてもよい。例えば、呼気を吹き付けるリズム（回数、長さ、強度）等に応じて、バックライトの操作やストップウォッチの操作等を行うよう構成することもできる。この場合、各機能ごとの判断基準が記憶部に記憶されている。
【０１０７】
また、第３実施形態では、マイクロフォンで検出した音声データおよび基準データの周波数の比較を行っているが本発明ではこれに限定されず、周波数、波形データおよび音圧のうちの２つ以上を用いて比較を行ってもよい。
【０１０８】
また、前記各実施形態では、物理量検出部は、温度センサー、湿度センサーおよびマイクロフォンを含む場合について説明したが本発明ではこれに限定されず、例えば、光学センサーや、ガス濃度センサー、匂いセンサー等を含んでいてもよい。
【符号の説明】
【０１０９】
１……呼気検出装置
２……基板
２１……半導体基板
２１１……第１のＳｉ層
２１２……ＳｉＯ２層
２１３……第２のＳｉ層
２２……第１絶縁膜
２３……第２絶縁膜
２４……ダイアフラム
２４１、２４２、２４３、２４４……辺
２４ａ……受圧面
２５……凹部
３……撓み量センサー
３０……ブリッジ回路
３１、３２、３３、３４……ピエゾ抵抗素子
３１１、３２１、３３１、３４１……ピエゾ抵抗部
３１３、３２３、３３３、３４３……配線
３３２、３４２……接続部
４……素子周囲構造体
４１……層間絶縁膜
４２……配線層
４２ａ……配線層
４２ｂ……配線層
４３……層間絶縁膜
４４……配線層
４４ａ……配線層
４２ｂ……配線層
４４１……被覆層
４４２……細孔
４５……表面保護膜
４６……封止層
４９……膜
５１……壁部
５２……被覆部
６……温度センサー
６１……ピエゾ抵抗素子
６１１……ピエゾ抵抗部
６１３……配線
７……空洞部
８……制御部
８１……比較部
８２……判断部
９……半導体回路
１０……物理量センサー
１１……記憶部
１２……湿度センサー
１３……マイクロフォン
１００、１００Ａ、１００Ｂ、２００……携帯端末
１０１……本体部
１０１ａ……表示部
１０２……固定バンド
１０３……ケース
１０４……呼気吹付孔
１０５……操作ボタン
２０１……操作ボタン
２０２……タッチパネル
２０３……受話口
２０４……送話口
Ｆ……周波数
Ｆ１……上限値
Ｆ２……下限値
Ｓ１……中央部
Ｓ１０１〜Ｓ１０８……ステップ
Ｐ……圧力
Ｐ０……判断基準
Ｐ１……上限値
Ｐ２……下限値
Ｔ……温度
Ｔ０……判断基準
Ｔ１……上限値
Ｔ２……下限値
Ｏ……中心
【図１】
2015232654.tif 000003
【図２】
2015232654.tif 000004
【図３】
2015232654.tif 000005
【図４】
2015232654.tif 000006
【図５】
2015232654.tif 000007
【図６】
2015232654.tif 000008
【図７】
2015232654.tif 000009
【図８】
2015232654.tif 000010
【図９】
2015232654.tif 000011