(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明な基板と、光導波路と、感光性素子とを有し、圧力の変動を検出する装置であって、前記透明な基板は、発光ダイオードを収容する凹部と、前記光導波路を収容する第１の開口部と、前記感光性素子を収容する第２の開口部とを有し、前記第１の開口部は、前記第２の開口部及び前記凹部の間にあり、前記光導波路は、第１の面を横切る複数の端面を有する光学的に透明であり変形可能な材料により形成され、前記光導波路は、前記発光ダイオードからの光を受けるテーパ状の部分と、前記感光性素子に光を提供する出射部と、前記テーパ状の部分からの光を前記光導波路に沿って前記出射部へ案内するメンブレン部とを有し、前記メンブレン部は、前記テーパ状の部分より薄い厚みを有し、音波により変形する、装置。
【請求項２】
前記感光性素子が半導体素子を有する、請求項１記載の装置。
【請求項３】
請求項１記載の装置と、該装置が検出した圧力の変動を記録するメモリとを有する、記録装置。
【請求項４】
少なくとも増幅機、スピーカ及び請求項１記載の装置を有する音再生システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧力の変動を検出する装置に係り、特に、音信号を受信する装置（マイクロフォン）に関する。本発明は、とりわけ、（携帯用）表示装置に用いるためのマイクロフォンに関する。このような表示装置は、例えば、移動電話機においてますます広く利用されている。しかしながら、本発明は、電子手帳、ラップトップコンピュータなどのような他の表示装置にも用いられ得る。
【０００２】
【従来の技術】
小型化が進んでいるため、記録機能だけではなく、例えばキーボードとの表示スクリーンの一体化に対する要求が高まりつつある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記部品又はその少なくとも一部の一体化が可能な限り実現される方法により、この問題を解決することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
この目的のため、本発明は、圧力の変動を検出する装置であって、光学的に透明であり変形可能な材料の光導波路と、この光導波路のエッジ部の一部に沿った光源と、感光性素子とを有する装置を提供する。より一般的には、上記光導波路は、第１の面を横切るサイドを持つ光学的に透明であり変形可能な材料の基板又は部分的な基板を有し、上記サイドの少なくとも１つは、光源からの光が当該サイドにおいて結合され得る光の入射面と、上記第１の面を横切る面における光の出射部とを有している。
【０００５】
本発明は、弾性材料は圧力の変動により変形される（例えば、音波）という認識に基づいている。変形は、圧力の変動（音波）に依存し、この変形に伴って、光が光導波路から出射される程度もまた変化する。出射光の変化は、上記感光性素子、例えばフォトダイオードにより検出される。この感光性素子（及び光源）は、例えば、光導波路のエッジ部の他の部分に沿って、又は基板若しくは部分的な基板の他の部分の内部に若しくは他の部分に沿って位置する。
【０００６】
上記光導波路が複数の端面を有し、これら端面の少なくとも１つが上記光の入射面であり、光源からの光が光導波路のこの端面において結合され得ることが好ましい。この場合、感光性素子は上記端面と対向する他の端面の領域に位置すると都合がよい。
【０００７】
上記光導波路は、大きな組立体、例えば、問題とする装置（例えば移動電話機）に関する他の動作素子も備えた基板の一部を形成し得る。例えば、液晶表示装置の照射源（バックライト又はフロントライト）のための導波路として機能する第２の光導波路が基板の他の場所に配され得る。
【０００８】
マイクロフォンとして最適に機能するために、上記光導波路は、好ましくは１ｍｍ以下の厚さを有する。
【０００９】
上記マイクロフォンは、勿論、他の装置にも一体化され得る。
【００１０】
本発明のこれらの観点及び他の観点は、以下に説明する実施の形態から明らかであり、以下に説明する実施の形態を参照して理解されるであろう。
【００１１】
図面は、模式的であり、正確な縮尺では描かれていない。対応する構成要素には、概ね同じ参照符号が付されている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明によるデバイス、この例では移動電話機１を示している。この移動電話機１は、筐体（housing）５内に、通常のキー２、ディスプレイ３及びマイクロフォン４を有している。この例では、上記ディスプレイは、２つの基板６，７（図２参照）の間に液晶材料の層（図示せず）を備えた液晶表示装置である。ディスプレイ３は、アクティブタイプ（ＡＭＬＣＤ）又はパッシブタイプであり得る。
【００１３】
ディスプレイ３は、この例では、キー２の領域に凹部９を有する透明の支持体（基板）８に固定されている。望まれる場合には、凹部９の領域に、上記キーに対する圧力を検出する手段が存在する。
【００１４】
基板（支持体）８は、例えば、合成材料より成るともに、開口部１０を有しており、この開口部にマイクロフォンが実現されている。この目的のため、開口部１０（図３，図４参照）は、第１の面１２と、この第１の面を横切る面における光導波路のエッジ部の第１の部分に沿った光入射部１３とを有する光学的に透明な材料の第１の光導波路１１，１６，１８を収容している。光は、上記入射部１３の付近において直接生成される必要はないが、この面（より一般的には、主面に対して垂直な面であり、これを通って光が光導波路の一部に入射する。）は以下の説明において入射部であるとみなされる。この例では、光は基板８の他の凹部１５内のＬＥＤ１４により生成される。光は、他の領域において生成され、ミラー又は他の光学素子により入射部（面）１３の方へ誘導されてもよい。ここで問題としている例では、光導波路の部分１１は、テーパ状のインカップリング（in-coupling）部１３及びアウトカップリング（out-coupling）部１８よりも小さな厚さを有している。上記部分１１は、マイクロフォンのためのメンブレン（membrane）として機能する。
【００１５】
ＬＥＤ１４からの光は、面１３の領域において光導波路１１に結合（couple）され、テーパ状の部分１６を介して厚さｈ、長さＬのメンブレン１１に結合される。メンブレン１１を通過した後、上記光は、テーパ状のアウトカップリング部１８を介して面１９の領域において結合されていない状態になる（couple out）。本発明では、出射光を検出するために、開口部２１はフォトダイオード２０又は他の感光性素子を収容している。満足の行く動作のためには、上記厚さｈはできるだけ小さくされる。これは、可動域（excursion）が大きく、メンブレン１１における光の変化が最大になるからである。型（mold）に用いられる場合、上記厚さｈは約０．８ｍｍであるが、０．２ｍｍまでの厚さが確かに可能である。
【００１６】
圧力の変動（例えば音波）のために弾性材料のメンブレン１１が変形されると、この変形により、上記光導波路内の光が反射される程度もまた変化する。出射光の変化は、上記感光性素子、この例ではフォトダイオード２５により検出される。
【００１７】
光導波路１１，１６，１８が１つの組立体として形成されるので、単純な構造が提供され、更に、この単純な構造は、非常に効率的な方法で、例えば成型により得られる。上記メンブレンは、オープン構造を有しているので、音が２つの逆の方向から到達する場合には小さくしか変形せず、マイクロフォンは、既存のマイクロフォン構造よりも周囲の音に対して感度が小さい。
【００１８】
出射光の変化は、上記感光性素子、この例ではフォトダイオード２５により検出される。この光は、ミラー又は他の光学素子により面１９から適切な場所へ誘導されたのち、他の場所においても検出され得る。表示装置がマトリクス構造の非晶質（又は多結晶）ＴＦＴを伴って形成される場合、マトリクスは、検出用に特別に配置され、必要に応じてこの目的のために最適化される余分なＴＦＴトランジスタにより拡張され得る。これは、基板６が省略され、基板８がＬＣＤ基板としても用いられる場合に、特に当てはまる。
【００１９】
上記フォトダイオードの光電流における出射光の変化により発生する変化の検出に関して、適切な増幅器による増幅のような種々の可能性が存在する。ＬＥＤ１４は、周波数の分離により検出が可能であるように、記録されるべき（音）波の周波数から大きく外れる周波数においてパルスのように光を発し得る。
【００２０】
図５は、メンブレンの偏向の程度を、その長さの関数として示すと共に、０．８ｍｍのメンブレン厚さにおける音圧を示している。音圧に関して示されている値（０．００００２Ｐａ，０．０００２Ｐａ，・・・，０．２Ｐａ，２Ｐａ）は、静寂、ささやき、通常の会話、路上の騒音、交響楽団及び飛行機の騒音にそれぞれ対応する。
【００２１】
本発明は、勿論、上述した例に限定されるものではない。例えば、ＬＥＤ以外の光源が用いられてもよい。液晶表示装置の代わりに、電気泳動、エレクトロルミネセンス、Ｐ（Ｏ）ＬＥＤ及び機械的ミラーに基づく表示装置のような他の表示装置が代替的に用いられてもよい。また、圧力の変動を検出する装置（マイクロフォン）は全く異なる分野、例えば、ディクテーション装置、又は記録デバイスが例えば（例えば、テープ記録装置、半導体メモリ又は書込み可能なＲＯＭ用の記録機能のような）メモリ機能を有する他の記録装置においても適用可能である。より一般的には、上記マイクフォンは、少なくとも増幅器とスピーカとを有する音再生システムにおいて適用可能である。
【００２２】
本発明の保護範囲は、上記実施の形態に限定されるものではない。
【００２３】
本発明は、新しい固有の特徴のそれぞれ及び全て、並びに固有の特徴の任意の組み合わせに帰するものである。特許請求の範囲における参照符号は、発明の保護範囲を限定するものではない。動詞「有する（comprise）」及びその活用の使用は、特許請求の範囲に述べられている構成要素以外の他の構成要素の存在を排除するものではない。構成要素の前に付された冠詞「ａ」又は「ａｎ」の使用は、複数のそのような構成要素の存在を排除するものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明によるマイクロフォンを有する移動電話機の平面図である。
【図２】  図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。
【図３】  マイクロフォンが実現された基板の一部の平面図である。
【図４】  図３の拡大された一部を示す図である。
【図５】  メンブレンのゆがみをその長さの関数として示すとともに、音圧を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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