[发明专利]用于测量位移的光学换能器及方法

权利要求书

1.一种用于测量膜片(10)的位移的集成式光学换能器(1)，所述光学换能器(1)包括所述膜片(10)、透镜元件(23)和衬底主体(20)，所述衬底主体具有波导结构(21)和耦合元件(22)，其中，

-所述膜片(10)远离所述衬底主体(20)设置；

-所述膜片(10)平行或基本平行于所述衬底主体(20)的主延伸平面设置；

-所述波导结构(21)配置成将光从光源(30)引导到所述耦合元件(22)，并且从所述耦合元件(22)引导到光电检测器(31)；

-所述耦合元件(22)配置成将所述波导结构(21)中的光的至少一部分耦合到所述耦合元件(22)与所述膜片(10)之间的光路上，并且将由所述膜片(10)的表面反射的光从所述光路耦合到所述波导结构(21)中；以及

-所述透镜元件(23)设置在所述光路上，使得所述光路上的光穿过所述透镜元件(23)。

2.根据权利要求1所述的光学换能器(1)，其中，所述透镜元件(23)配置成

-在穿过所述透镜元件(23)的光路上准直来自所述耦合元件(22)的光；并且

-使来自所述膜片(10)的光聚焦在穿过所述透镜元件(23)的光路上。

3.根据权利要求1或2所述的光学换能器(1)，其中，所述透镜元件(23)配置成补偿从所述耦合元件(22)接收的光在光路上的发散(θ)。

4.根据权利要求1至3之一所述的光学换能器(1)，其中，所述透镜元件(23)垂直于所述光路设置，并且所述透镜元件(23)的直径基本上对应于所述光路上的光在所述透镜元件(23)的位置处的光束直径。

5.根据权利要求1至4之一所述的光学换能器(1)，其中，所述透镜元件(23)设置在所述膜片(10)的表面上。

6.根据权利要求1至4之一所述的光学换能器(1)，其中，所述透镜元件(23)设置在透明间隔件(24)上，所述透明间隔件设置在所述耦合元件(22)与所述膜片(10)之间。

7.根据权利要求1至4之一所述的光学换能器(1)，其中，所述透镜元件(23)设置在所述耦合元件(22)的表面上。

8.根据权利要求1至7之一所述的光学换能器(1)，其中，所述光路基本上垂直于所述衬底主体(20)的主延伸平面和/或所述膜片(10)的表面。

9.根据权利要求1至8之一所述的光学换能器(1)，其中，所述耦合元件(22)配置成以与所述透镜元件(23)的数值孔径相对应的发散(θ)将来自所述波导结构(21)的光耦合到光路上。

10.根据权利要求1至9之一所述的光学换能器(1)，其中，所述衬底主体(20)还包括所述光源(30)和/或所述光电检测器(31)。

11.根据权利要求1至10之一所述的光学换能器(1)，其中，所述光源(30)的波长是可调节的。

12.根据权利要求1至11之一所述的光学换能器(1)，其中，所述波导结构(21)、所述耦合元件(22)和所述膜片(10)形成干涉仪，特别是不平衡干涉仪。

13.根据权利要求12所述的光学换能器(1)，其中，所述光源(30)的波长是可调节的，并且设置为使得实现干涉仪的特定预定操作状态。

14.一种包括根据权利要求1至13之一所述的光学换能器(1)的电子设备，所述电子设备诸如音频设备或通信设备，其中，所述光学换能器(1)用作光学位移传感器，所述光学位移传感器被配置以检测压力变化，特别是具有与音频频率对应的速率的动态压力变化。

15.一种用于测量膜片(10)的位移的方法，所述方法包括

-提供用于将光从光源(30)引导至耦合元件(22)，并从所述耦合元件(22)引导至光电检测器(31)的波导结构(21)；

-通过所述耦合元件(22)将波导结构(21)中的光的至少一部分耦合到所述耦合元件(22)与所述膜片(10)之间的光路上；

-借助于所述耦合元件(22)将由所述膜片(10)的表面反射的光从所述光路耦合到所述波导结构(21)中；

-将透镜元件(23)设置在所述光路上，使得所述光路上的光穿过所述透镜元件(23)；以及

-根据由所述光电检测器(31)接收到的光产生电子信号。