JP2006148572A - Light receiver and electronic apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光空間伝送用の受光装置、および、それを用いた、赤外線リモコン受信機などの電子機器に関するものである。 The present invention relates to a light receiving device for optical space transmission and an electronic device using the same, such as an infrared remote control receiver.
赤外線リモコン受信機の送信信号は、一般的に30kHz〜60kHz程度の決められたキャリアで変調されたASK(Amplitude Shift Keying)信号であり、受信チップでは入力された光電流信号をアンプで増幅し、キャリアの周波数にあわせたバンドパスフィルタ(BPF)でキャリア成分を取り出し、検波回路でキャリアを検出し、積分回路でキャリアのある時間を積分し、ヒステリシスコンパレータでキャリアの有無を判別してディジタル出力する。 The transmission signal of the infrared remote control receiver is generally an ASK (Amplitude Shift Keying) signal modulated with a predetermined carrier of about 30 kHz to 60 kHz, and the receiving chip amplifies the input photocurrent signal with an amplifier, The carrier component is extracted by a band pass filter (BPF) that matches the carrier frequency, the carrier is detected by the detection circuit, the time in which the carrier is present is integrated by the integration circuit, the presence / absence of the carrier is determined by the hysteresis comparator, and digital output is performed. .
また、家庭用インバータ蛍光灯には30kHz〜60kHzのキャリア成分が存在するため、赤外線リモコン受信機の周囲にインバータ蛍光灯が存在する場合、インバータ蛍光灯ノイズ成分を検出し誤動作したり、最悪の場合、送信信号を正確に受信できないといった問題がある。一般的に赤外線リモコン受信機の出力はマイコンの割り込みポートに入力されるため、インバータ蛍光灯による誤動作が発生している状況ではマイコンはスリープ(省エネ)モードとならないため問題である。 In addition, since the household inverter fluorescent lamp has a carrier component of 30 kHz to 60 kHz, when the inverter fluorescent lamp exists around the infrared remote control receiver, the inverter fluorescent lamp noise component is detected and malfunctions, or in the worst case There is a problem that the transmission signal cannot be received correctly. In general, since the output of the infrared remote control receiver is input to the interrupt port of the microcomputer, the microcomputer does not enter the sleep (energy saving) mode in a situation where a malfunction occurs due to the inverter fluorescent lamp.
ここでインバータ蛍光灯の波長は可視域500nm〜赤外1000nm付近にピークがあり、赤外線リモコンの送信信号は940nm付近を使用している。したがって、波長選択型光学フィルタにより分光感度特性を向上しSN比を高めることは有効である。しかし、波長選択型光学フィルタは一般に高価であり、赤外線リモコン受信機等の安価な機器には好適ではない。 Here, the wavelength of the inverter fluorescent lamp has a peak in the visible region of 500 nm to the infrared of about 1000 nm, and the transmission signal of the infrared remote controller uses the vicinity of 940 nm. Therefore, it is effective to improve the spectral sensitivity characteristics and increase the S / N ratio by using the wavelength selective optical filter. However, the wavelength selective optical filter is generally expensive and is not suitable for inexpensive equipment such as an infrared remote control receiver.
ここでは、上記の要求を満足するための効果的な受光方式、回路方式について述べる。 Here, an effective light receiving method and circuit method for satisfying the above requirements will be described.
図12に、従来例1として、赤外線リモコン受信機の一例を示す。すなわち、受光回路部101は、PD1と、信号処理回路としてのIC(integrated circuit)23とからなる。HA41、D_HA42、2ndAmp43はそれぞれ第1ないし第3アンプ15〜17に相当する。AGC(auto gain control)回路47に制御される2ndAmp43の出力が3rdAmp44に入力され、foトリミング回路46の制御下BPF45に入力され、キャリア検出回路48、積分回路49、ヒステリシスコンパレータ50を経て出力されるようになっている。
FIG. 12 shows an example of an infrared remote control receiver as Conventional Example 1. That is, the light
ここでPD1(フォトダイオード)の分光感度特性は940nm付近をピークとし、特別な波長選択型光学フィルタ等は使用されていない。 Here, the spectral sensitivity characteristic of PD1 (photodiode) has a peak around 940 nm, and a special wavelength selective optical filter or the like is not used.
この場合、インバータ蛍光灯ノイズによる誤動作や送信信号を正確に受信できないといった問題がある。集積回路にBPFを内蔵しインバータ蛍光灯ノイズを低減しているが十分ではない。 In this case, there are problems such as malfunction due to inverter fluorescent lamp noise and the inability to correctly receive transmission signals. Although BPF is built in the integrated circuit to reduce inverter fluorescent lamp noise, it is not sufficient.
図13に、従来例2として、特開平8−330621号公報に記載の構成を示す。フォトトランジスタPT1・PT2を用い、PT1には光学フィルタ124を付けている。そして、光学フィルタを用い分光感度の差を検出することで特定波長の光を検出している。
FIG. 13 shows a configuration described in JP-A-8-330621 as Conventional Example 2. Phototransistors PT1 and PT2 are used, and an
この方式の場合、受光素子の感度のピーク波長と検出する信号の波長が合っていないため、検出感度が著しく低下する。また、光学フィルタは高価であるため、安価なシステムには容易に用いることはできない。 In this method, since the peak wavelength of the sensitivity of the light receiving element does not match the wavelength of the signal to be detected, the detection sensitivity is significantly reduced. Moreover, since an optical filter is expensive, it cannot be easily used for an inexpensive system.
図14に、従来例3として、特開平7−38501号公報に記載の構成における分光感度特性を示す。図中、Aはフォトダイオードの分光感度特性であり、Bは可視光カットフィルタの分光感度特性である。可視光カットフィルタを用いることで、インバータ蛍光灯ノイズを低減しSN比(信号対ノイズ比)を向上している。 FIG. 14 shows spectral sensitivity characteristics in the configuration described in Japanese Patent Laid-Open No. 7-38501 as Conventional Example 3. In the figure, A is the spectral sensitivity characteristic of the photodiode, and B is the spectral sensitivity characteristic of the visible light cut filter. By using the visible light cut filter, the inverter fluorescent lamp noise is reduced and the SN ratio (signal to noise ratio) is improved.
この場合も、光学フィルタは高価であるため、安価なシステムには容易に用いることはできない。 Also in this case, the optical filter is expensive and cannot be easily used for an inexpensive system.
図15に、従来例4として、特開平9−46772号公報に記載の構成を示す。分光感度の異なるフォトダイオードPDa・PDbを用いて特定波長の信号を検出し、減算回路141にて減算し、電流圧縮回路142から出力している。一方のフォトダイオードPDaは特定波長に対し分光感度が高く、他方のフォトダイオードPDbはこの特定波長より広い波長域にわたる分光感度を持つ。
FIG. 15 shows a configuration described in Japanese Patent Laid-Open No. 9-46772 as Conventional Example 4. A signal having a specific wavelength is detected using photodiodes PDa and PDb having different spectral sensitivities, subtracted by a subtracting
この場合、減算する側の受光素子が特定波長に対して感度を持っているため、減算することで信号成分の感度も低下する。 In this case, the light receiving element on the subtraction side has sensitivity with respect to the specific wavelength. Therefore, subtraction reduces the sensitivity of the signal component.
図16に、従来例5として、特開平5−260573号公報に記載の構成を示す。フォトダイオードPDcは信号波長に対し分光感度を持ち、フォトダイオードPDdは信号波長より離れた波長に分光感度を持つ。これらの出力をBPF151・153、検波回路152・154の2系統でそれぞれ処理し、減算処理回路156にて減算して出力する。異なる波長の光に感度を持つ受光素子を利用し、インバータ蛍光灯ノイズを低減しSN比を向上するとしている。
FIG. 16 shows a configuration described in Japanese Patent Laid-Open No. 5-260573 as Conventional Example 5. The photodiode PDc has a spectral sensitivity with respect to the signal wavelength, and the photodiode PDd has a spectral sensitivity at a wavelength distant from the signal wavelength. These outputs are processed by two systems of
この場合、減算する側にもBPFが必要となり、回路規模が増大するといった問題がある。
上記のように、従来の構成では、インバータ蛍光灯の影響による誤動作、SN比の劣化の問題や、回路規模の増大といった問題がある。 As described above, the conventional configuration has problems such as malfunction due to the influence of the inverter fluorescent lamp, degradation of the SN ratio, and increase in circuit scale.
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、回路規模を増大させることなく、インバータ蛍光灯の影響による誤動作やSN比の劣化を効果的に軽減できる受光装置および電子機器を実現することにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a light receiving device that can effectively reduce malfunction and SN ratio deterioration due to the influence of an inverter fluorescent lamp without increasing the circuit scale. The realization of electronic equipment.
上記の課題を解決するため、本発明に係る受光装置は、光の通信信号を受光部にて受信する受光装置において、通信で使用する波長域に分光感度のピークを持つ第1受光部と、通信で使用する波長域に分光感度を持たない以外は分光感度特性が上記第2受光部と同一若しくは近似の第2受光部と、上記第1受光部の検出出力と上記第2受光部の検出出力とを減算処理する減算部とを備えたことを特徴としている。 In order to solve the above problems, a light receiving device according to the present invention includes a first light receiving unit having a spectral sensitivity peak in a wavelength range used for communication in a light receiving device that receives a communication signal of light at a light receiving unit, Except for having no spectral sensitivity in the wavelength range used for communication, the second light receiving unit having the same or approximate spectral sensitivity characteristic as the second light receiving unit, the detection output of the first light receiving unit, and the detection of the second light receiving unit And a subtracting unit that performs a subtraction process on the output.
上記の構成により、赤外線通信等の光通信で使用する波長域では、第2受光部側の分光感度特性の値が第1受光部側の分光感度特性の値より非常に小さいので、上記減算処理において、第1受光部側の値が大きく残る。一方、それ以外の波長域では、第1受光部側の値と第2受光部側の値とが等しいかほぼ等しいので、上記減算処理において、残りはゼロかわずかとなる。すなわち、通信で使用する波長域では信号が大きく、それ以外の波長域では信号が小さい。 With the above configuration, in the wavelength range used for optical communication such as infrared communication, the value of the spectral sensitivity characteristic on the second light receiving unit side is much smaller than the value of the spectral sensitivity characteristic on the first light receiving unit side. In this case, the value on the first light receiving unit side remains large. On the other hand, in the other wavelength ranges, the value on the first light receiving unit side and the value on the second light receiving unit side are the same or substantially equal, and therefore the remaining in the subtraction process is zero or slight. That is, the signal is large in the wavelength range used for communication, and the signal is small in the other wavelength ranges.
その結果、インバータ蛍光灯の影響による誤動作やSN比の劣化を効果的に軽減することができる。 As a result, malfunction due to the influence of the inverter fluorescent lamp and deterioration of the SN ratio can be effectively reduced.
また、2系統の両方にBPFが必要となることがないので、回路規模が増大することがない。 In addition, since the BPF is not required for both of the two systems, the circuit scale does not increase.
したがって、回路規模を増大させることなく、インバータ蛍光灯の影響による誤動作やSN比の劣化を効果的に軽減することができるという効果を奏する。 Therefore, it is possible to effectively reduce malfunction and SN ratio degradation due to the influence of the inverter fluorescent lamp without increasing the circuit scale.
また、本発明に係る受光装置は、上記の構成に加えて、上記第2受光部は、上記第1受光部に、通信で使用する波長域の透過を遮断する帯域遮断型光学フィルタを付けてなることを特徴としている。 Further, in the light receiving device according to the present invention, in addition to the above configuration, the second light receiving unit is provided with a band cutoff optical filter that blocks transmission of a wavelength band used for communication, to the first light receiving unit. It is characterized by becoming.
上記の構成により、上記第2受光部は、受光素子に、通信で使用する波長域を遮断する帯域遮断型光学フィルタを付けることで得ることができる。したがって、上記の構成による効果に加えて、上記第2受光部の構成を安価に得ることができるという効果を奏する。 With the above configuration, the second light receiving unit can be obtained by attaching a band cutoff optical filter that blocks a wavelength band used for communication to the light receiving element. Therefore, in addition to the effect of the above configuration, the configuration of the second light receiving unit can be obtained at low cost.
また、本発明に係る受光装置は、上記の構成に加えて、上記第1受光部は、受光素子に、通信で使用する波長域を透過する帯域通過型光学フィルタを付けてなることを特徴としている。 In addition to the above configuration, the light receiving device according to the present invention is characterized in that the first light receiving unit includes a light-receiving element provided with a band-pass optical filter that transmits a wavelength band used for communication. Yes.
上記の構成により、上記第1受光部は、受光素子に、通信で使用する波長域を透過する帯域通過型光学フィルタを付けることで得ることができる。したがって、上記の構成による効果に加えて、上記第1受光部の構成を安価に得ることができるという効果を奏する。 With the above configuration, the first light receiving unit can be obtained by attaching a band-pass optical filter that transmits a wavelength band used for communication to the light receiving element. Therefore, in addition to the effect of the above configuration, the configuration of the first light receiving unit can be obtained at low cost.
また、本発明に係る受光装置は、上記の構成に加えて、通信で使用する光の波長をλとするとき、上記帯域遮断型光学フィルタは、光路長をλ/2の奇数倍とした光学薄膜で形成されていることを特徴としている。 In addition to the above configuration, when the wavelength of light used for communication is λ, the band-blocking optical filter has an optical path length that is an odd multiple of λ / 2. It is characterized by being formed of a thin film.
上記の構成により、上記帯域遮断型光学フィルタは、光路長をλ/2の奇数倍とした光学薄膜で形成されている。したがって、上記の構成による効果に加えて、簡単な構成で帯域遮断型光学フィルタを形成することができるという効果を奏する。 With the above configuration, the band cutoff optical filter is formed of an optical thin film whose optical path length is an odd multiple of λ / 2. Therefore, in addition to the effect by the above configuration, there is an effect that the band cutoff optical filter can be formed with a simple configuration.
また、本発明に係る受光装置は、上記の構成に加えて、通信で使用する光の波長をλとするとき、上記帯域通過型光学フィルタは、光路長をλ/2の偶数倍とした光学薄膜で形成されていることを特徴としている。 In addition to the above configuration, the light-receiving device according to the present invention has an optical path length that is an even multiple of λ / 2 when the wavelength of light used for communication is λ. It is characterized by being formed of a thin film.
上記の構成により、上記帯域通過型光学フィルタは、光路長をλ/2の偶数倍とした光学薄膜で形成されている。したがって、上記の構成による効果に加えて、簡単な構成で帯域遮断型光学フィルタを形成することができるという効果を奏する。 With the above configuration, the band-pass optical filter is formed of an optical thin film whose optical path length is an even multiple of λ / 2. Therefore, in addition to the effect by the above configuration, there is an effect that the band cutoff optical filter can be formed with a simple configuration.
また、本発明に係る受光装置は、上記の構成に加えて、上記光学薄膜が複数層積層されていることを特徴としている。 In addition to the above configuration, the light receiving device according to the present invention is characterized in that a plurality of optical thin films are laminated.
上記の構成により、上記光学薄膜が複数層積層されている。したがって、上記の構成による効果に加えて、波長ごとに種々の通過・遮断特定を持った光学フィルタを容易に形成することができるという効果を奏する。 With the above configuration, a plurality of the optical thin films are laminated. Therefore, in addition to the effect by the above configuration, there is an effect that it is possible to easily form an optical filter having various passing / shutoff specifications for each wavelength.
また、本発明に係る受光装置は、上記の構成に加えて、上記光学薄膜がシリコン窒化膜で形成されていることを特徴としている。 In addition to the above configuration, the light receiving device according to the present invention is characterized in that the optical thin film is formed of a silicon nitride film.
上記の構成により、上記光学薄膜がシリコン窒化膜で形成されている。したがって、上記の構成による効果に加えて、一般的な集積回路の製造プロセスを利用でき、安価に光学フィルタを形成することができるという効果を奏する。 With the above configuration, the optical thin film is formed of a silicon nitride film. Therefore, in addition to the effects of the above configuration, a general integrated circuit manufacturing process can be used, and an optical filter can be formed at low cost.
また、本発明に係る受光装置は、上記の構成に加えて、上記光学薄膜がポリシリコン膜で形成されていることを特徴としている。 In addition to the above configuration, the light receiving device according to the present invention is characterized in that the optical thin film is formed of a polysilicon film.
上記の構成により、上記光学薄膜がポリシリコン膜で形成されている。したがって、上記の構成による効果に加えて、一般的な集積回路の製造プロセスを利用でき、安価に光学フィルタを形成することができるという効果を奏する。 With the above configuration, the optical thin film is formed of a polysilicon film. Therefore, in addition to the effects of the above configuration, a general integrated circuit manufacturing process can be used, and an optical filter can be formed at low cost.
また、本発明に係る受光装置は、上記の構成に加えて、複数の上記第1受光部と複数の上記第2受光部とが点対称に配置されていることを特徴としている。 In addition to the above configuration, the light receiving device according to the present invention is characterized in that the plurality of first light receiving units and the plurality of second light receiving units are arranged point-symmetrically.
上記の構成により、複数の上記第1受光部と複数の上記第2受光部とが点対称に配置されている。したがって、上記の構成による効果に加えて、信号光、ノイズ光が第1受光部・第2受光部に均一に入射するため、一層効果的にノイズ光の成分を除去することができるという効果を奏する。 With the above configuration, the plurality of first light receiving units and the plurality of second light receiving units are arranged point-symmetrically. Therefore, in addition to the effect of the above configuration, since the signal light and the noise light are uniformly incident on the first light receiving unit and the second light receiving unit, it is possible to more effectively remove the noise light component. Play.
また、本発明に係る電子機器は、受光装置を備えた電子機器において、上記いずれかの受光装置を備えたことを特徴としている。 According to another aspect of the present invention, there is provided an electronic apparatus including any one of the light receiving devices described above.
上記の構成により、電子機器は、上記いずれかの受光装置を備えている。したがって、赤外線通信等の光通信で使用する波長域では、第2受光部側の分光感度特性の値が第1受光部側の分光感度特性の値より非常に小さいので、上記減算処理において、第1受光部側の値が大きく残る。一方、それ以外の波長域では、第1受光部側の値と第2受光部側の値とが等しいかほぼ等しいので、上記減算処理において、残りはゼロかわずかとなる。すなわち、通信で使用する波長域では信号が大きく、それ以外の波長域では信号が小さい。 With the above configuration, the electronic apparatus includes any one of the light receiving devices described above. Therefore, in the wavelength range used for optical communication such as infrared communication, the value of the spectral sensitivity characteristic on the second light receiving unit side is much smaller than the value of the spectral sensitivity characteristic on the first light receiving unit side. 1 The value on the light receiving side remains large. On the other hand, in the other wavelength ranges, the value on the first light receiving unit side and the value on the second light receiving unit side are the same or substantially equal, and therefore the remaining in the subtraction process is zero or slight. That is, the signal is large in the wavelength range used for communication, and the signal is small in the other wavelength ranges.
その結果、インバータ蛍光灯の影響による誤動作やSN比の劣化を効果的に軽減することができる。 As a result, malfunction due to the influence of the inverter fluorescent lamp and deterioration of the SN ratio can be effectively reduced.
また、2系統の両方にBPFが必要となることがないので、回路規模が増大することがない。 In addition, since the BPF is not required for both of the two systems, the circuit scale does not increase.
したがって、回路規模を増大させることなく、インバータ蛍光灯の影響による誤動作やSN比の劣化を効果的に軽減することができるという効果を奏する。 Therefore, it is possible to effectively reduce malfunction and SN ratio degradation due to the influence of the inverter fluorescent lamp without increasing the circuit scale.
以上のように、本発明に係る受光装置は、通信で使用する波長域に分光感度のピークを持つ第1受光部と、通信で使用する波長域に分光感度を持たない以外は分光感度特性が上記第2受光部と同一若しくは近似の第2受光部と、上記第1受光部の検出出力と上記第2受光部の検出出力とを減算処理する減算部とを備えた構成である。 As described above, the light receiving device according to the present invention has a spectral sensitivity characteristic except that the first light receiving unit has a spectral sensitivity peak in the wavelength range used for communication and does not have spectral sensitivity in the wavelength range used for communication. The second light receiving unit is the same as or similar to the second light receiving unit, and a subtracting unit that subtracts the detection output of the first light receiving unit and the detection output of the second light receiving unit.
また、本発明に係る電子機器は、上記いずれかの受光装置を備えた構成である。 An electronic apparatus according to the present invention includes any one of the light receiving devices described above.
これにより、回路規模を増大させることなく、インバータ蛍光灯の影響による誤動作やSN比の劣化を効果的に軽減することができるという効果を奏する。 As a result, it is possible to effectively reduce malfunction and SN ratio deterioration due to the influence of the inverter fluorescent lamp without increasing the circuit scale.
図1に受光装置の回路構成を示す。また、図2に実際の回路図を示す。フォトダイオードである受光素子PD1またはPD1と後述の光学フィルタとで、第1受光部が形成されている。また、フォトダイオードである受光素子PD2と後述の光学フィルタとで、第2受光部が形成されている。受光装置11は、受光素子PD1で送信信号を受光して第1アンプ15(amp1)で増幅し、第3アンプ(amp3)の+(プラス)側に入力される。
FIG. 1 shows a circuit configuration of the light receiving device. FIG. 2 shows an actual circuit diagram. A light receiving element PD1 or PD1 that is a photodiode and an optical filter described later form a first light receiving portion. In addition, a second light receiving portion is formed by the light receiving element PD2 which is a photodiode and an optical filter which will be described later. The
受光素子PD2では、送信信号の光を遮断したノイズ成分を受光し、amp2で同様に増幅し、amp3の−(マイナス)側に入力される。amp3でV(PD1)からV(PD2)を減算することにより、ノイズ成分を効果的に除去することが可能である。 The light receiving element PD2 receives the noise component that blocks the light of the transmission signal, amplifies the same in amp2, and inputs it to the minus (−) side of amp3. The noise component can be effectively removed by subtracting V (PD2) from V (PD1) at amp3.
受光素子の分光感度を調整することでノイズ成分を効果的に除去可能である。 The noise component can be effectively removed by adjusting the spectral sensitivity of the light receiving element.
図3に本実施形態の赤外線リモコン受信機(電子機器)の要部の一例を示す。すなわち、受光回路部31は、PD1、PD2と、信号処理回路としてのIC(integrated circuit)23とからなる。HA41、D_HA42、2ndAmp43はそれぞれ第1ないし第3アンプ15〜17に相当する。AGC(auto gain control)回路47に制御される2ndAmp43の出力が3rdAmp44に入力され、foトリミング回路46の制御下BPF45に入力され、キャリア検出回路48、積分回路49、ヒステリシスコンパレータ50を経て出力されるようになっている。
FIG. 3 shows an example of a main part of the infrared remote control receiver (electronic device) of the present embodiment. That is, the light
また、図4に、赤外線リモコン受信機のモジュールの一例を示す。赤外線リモコン受信機21では、アルミフレーム27上にPD部22および上記IC23をマウントし、Auワイヤ(金線)26にワイヤボンディングを行い、各素子を電気的に接続する。その後、樹脂パッケージ(赤外線透過樹脂)25により封止する。このとき、PD部22上部には、上記樹脂パッケージ25によりレンズ形状部25aを形成するため、PD部22の中心部に集光することが可能となる。
FIG. 4 shows an example of a module of the infrared remote control receiver. In the infrared
また、後述の4つのPDがある構成では、上述のように集光する結果、点対称の中心に入射光の中心が当たるようになる。 Further, in a configuration with four PDs, which will be described later, as a result of focusing as described above, the center of incident light hits the center of point symmetry.
〔光学フィルタについて〕
図7に示すように、PD部22(PD2および/またはPD1)には、PD表面上に形成された光学薄膜24からなる光学フィルタが付けられている。光学フィルタとしては、状況に応じ、帯域遮断型光学フィルタまたは帯域通過型光学フィルタを使用する。ここで、
n0:媒質0の屈折率(空気の場合≒1)、
n0:媒質1の屈折率、
d:光学薄膜24の膜厚、
λ:送信信号の波長、
m:整数0、1、2、3・・・・とし、信号光は受光面に対して垂直に入射したと仮定して、光学薄膜24の干渉により、
光路長がλ/2の奇数倍の時
[2×(n1/n0)×d=λ/2×(2m+1)]:反射(帯域遮断型光学フィルタ)
光路長がλ/2の偶数倍の時
[2×(n1/n0)×d=λ/2×(2m)]:吸収(帯域通過型光学フィルタ)
といった現象が起きる。したがって、送信信号の波長に対し光学薄膜24の膜厚を調整することで任意の光学フィルタを形成できる。
[About optical filters]
As shown in FIG. 7, the PD section 22 (PD2 and / or PD1) is provided with an optical filter composed of an optical
n0: refractive index of medium 0 (in the case of air≈1),
n0: refractive index of medium 1,
d: film thickness of the optical
λ: wavelength of transmitted signal,
m:
When the optical path length is an odd multiple of λ / 2 [2 × (n1 / n0) × d = λ / 2 × (2m + 1)]: reflection (band cutoff optical filter)
When the optical path length is an even multiple of λ / 2 [2 × (n1 / n0) × d = λ / 2 × (2m)]: Absorption (band-pass optical filter)
Such a phenomenon occurs. Therefore, an arbitrary optical filter can be formed by adjusting the film thickness of the optical
このようにして、第1受光部は、受光素子に、通信で使用する波長域を透過する帯域透過型光学フィルタを付けることで得ることができ、第2受光部は、受光素子に、通信で使用する波長域を遮断する帯域遮断型光学フィルタを付けることで得ることができる。 In this way, the first light receiving unit can be obtained by attaching the band-transmitting optical filter that transmits the wavelength band used for communication to the light receiving element, and the second light receiving unit is connected to the light receiving element by communication. It can be obtained by attaching a band cut-off optical filter that cuts off the wavelength range to be used.
PD1には光学フィルタを付けず、PD2には帯域遮断型光学フィルタを付けた場合の分光感度特性の例を図5に示す。また、PD1には帯域通過型光学フィルタを付け、PD2には帯域遮断型光学フィルタを付けた場合の分光感度特性の例を図6に示す。分光感度特性が大きいとは、出力、すなわち光の透過(通過)量が多いということである。なお、図5・図6は、ともに、すべて透過した場合の出力を100%とした相対値である。 FIG. 5 shows an example of spectral sensitivity characteristics when no optical filter is attached to PD1 and a band-cut optical filter is attached to PD2. FIG. 6 shows an example of spectral sensitivity characteristics when a band-pass optical filter is attached to PD1 and a band-cut optical filter is attached to PD2. The large spectral sensitivity characteristic means that the output, that is, the amount of light transmitted (passed) is large. 5 and 6 are relative values assuming that the output when all the light is transmitted is 100%.
赤外線通信等の光通信で使用する波長域では、PD2側の分光感度特性の値がPD1側の分光感度特性の値より非常に小さいので、上記減算処理において、PD1側の値が大きく残る。一方、それ以外の波長域では、PD1側の値とPD2側の値とが等しいかほぼ等しいので、上記減算処理において、残りはゼロかわずかとなる。すなわち、通信で使用する波長域では信号が大きく、それ以外の波長域では信号が小さい。その結果、インバータ蛍光灯の影響による誤動作やSN比の劣化を効果的に軽減することができる。 In the wavelength range used for optical communication such as infrared communication, the value of the spectral sensitivity characteristic on the PD2 side is much smaller than the value of the spectral sensitivity characteristic on the PD1 side, so that the value on the PD1 side remains large in the subtraction process. On the other hand, in the other wavelength ranges, the value on the PD1 side and the value on the PD2 side are equal or nearly equal, and therefore, the remainder is zero or slight in the subtraction process. That is, the signal is large in the wavelength range used for communication, and the signal is small in the other wavelength ranges. As a result, malfunction due to the influence of the inverter fluorescent lamp and deterioration of the SN ratio can be effectively reduced.
このとき、集積回路の製造プロセスでは、容量形成の際にシリコン窒化膜、ポリシリコン膜を用いるのは一般的であり、上記光学薄膜24も同様のプロセスで形成できるため、安価に光学フィルタを形成できる。
At this time, in the integrated circuit manufacturing process, it is common to use a silicon nitride film or a polysilicon film when forming a capacitor. Since the optical
以上のように、本実施形態では、第1受光部および第2受光部を設け、第1受光部の出力から第2受光部の出力を減算する回路構成とし、第1受光部は受光素子に帯域通過型光学フィルタを設けることで形成し、第2受光部は受光素子に帯域遮断型光学フィルタを設けることで形成する。このように、光学フィルタを、受光素子(フォトダイオード)表面に光学薄膜として形成することで、従来からの集積回路(IC)製造プロセスで光学薄膜を容易に形成することができる。 As described above, in the present embodiment, the first light receiving unit and the second light receiving unit are provided, and the circuit configuration is such that the output of the second light receiving unit is subtracted from the output of the first light receiving unit. The band-pass optical filter is formed, and the second light receiving portion is formed by providing a band-blocking optical filter in the light receiving element. In this way, by forming the optical filter as an optical thin film on the surface of the light receiving element (photodiode), the optical thin film can be easily formed by a conventional integrated circuit (IC) manufacturing process.
また、光学薄膜を多層にする(屈折率の異なる媒質を多層に積み上げる)ことで、反射率または吸収率を上げ、分光感度特性を向上することが可能である。図8に多層構造の一例を示す。 In addition, it is possible to increase the reflectance or the absorptance and improve the spectral sensitivity characteristics by making the optical thin film into a multilayer (by stacking media having different refractive indexes in a multilayer). FIG. 8 shows an example of a multilayer structure.
多層薄膜では、各層毎に、干渉条件が必要となる。ここでは、光学薄膜24を、PD部22から遠い順に、1層目(第1薄膜24a)、2層目(第2薄膜24b)、2層目(第3薄膜24c)、…、i層目(第i薄膜)(iは1以上の整数)、…のように番号を付ける。図8は3層構造の例である。
In the multilayer thin film, an interference condition is required for each layer. Here, the optical
1層目では、
n0:媒質0の屈折率(空気の場合≒1)、
n1:媒質1の屈折率、
d1:光学薄膜の膜厚、
λ:送信信号の波長、
m1:整数0、1、2、3・・・・とすると、
光路長がλ/2の奇数倍の時
[2×(n1/n0)×d1=λ/2×(2m1+1)]:反射(帯域遮断型光学フィルタ)
光路長がλ/2の偶数倍の時
[2×(n1/n0)×d1=λ/2×(2m1)]:吸収(帯域通過型光学フィルタ)
となる。
In the first layer,
n0: refractive index of medium 0 (in the case of air≈1),
n1: Refractive index of medium 1
d1: film thickness of the optical thin film,
λ: wavelength of transmitted signal,
m1: When
When the optical path length is an odd multiple of λ / 2 [2 × (n1 / n0) × d1 = λ / 2 × (2m1 + 1)]: reflection (band cutoff optical filter)
When the optical path length is an even multiple of λ / 2 [2 × (n1 / n0) × d1 = λ / 2 × (2m1)]: Absorption (band-pass optical filter)
It becomes.
2層目では、
n1:媒質1の屈折率(空気の場合≒1)、
n2:媒質2の屈折率、
d2:光学薄膜の膜厚、
λ:送信信号の波長、
m2:整数0、1、2、3・・・・とすると、
光路長がλ/2の奇数倍の時
[2×(n2/n1)×d2=λ/2×(2m2+1)]:反射(帯域遮断型光学フィルタ)
光路長がλ/2の偶数倍の時
[2×(n2/n1)×d2=λ/2×(2m2)]:吸収(帯域通過型光学フィルタ)
となる。
In the second layer,
n1: Refractive index of medium 1 (in the case of air≈1),
n2: refractive index of medium 2,
d2: optical thin film thickness,
λ: wavelength of transmitted signal,
m2: When
When the optical path length is an odd multiple of λ / 2 [2 × (n2 / n1) × d2 = λ / 2 × (2m2 + 1)]: reflection (band cutoff optical filter)
When the optical path length is an even multiple of λ / 2 [2 × (n2 / n1) × d2 = λ / 2 × (2m2)]: Absorption (bandpass optical filter)
It becomes.
3層目では、
n2:媒質2の屈折率(空気の場合≒1)、
n3:媒質3の屈折率、
d3:光学薄膜の膜厚、
λ:送信信号の波長、
m3:整数0、1、2、3・・・・とすると、
光路長がλ/2の奇数倍の時
[2×(n3/n2)×d3=λ/2×(2m3+1)]:反射(帯域遮断型光学フィルタ)
光路長がλ/2の偶数倍の時
[2×(n3/n2)×d3=λ/2×(2m3)]:吸収(帯域通過型光学フィルタ)
となる。
In the third layer,
n2: Refractive index of medium 2 (in the case of air≈1),
n3: refractive index of
d3: film thickness of the optical thin film,
λ: wavelength of transmitted signal,
m3: When
When the optical path length is an odd multiple of λ / 2 [2 × (n3 / n2) × d3 = λ / 2 × (2m3 + 1)]: reflection (band cutoff optical filter)
When the optical path length is an even multiple of λ / 2 [2 × (n3 / n2) × d3 = λ / 2 × (2m3)]: Absorption (bandpass optical filter)
It becomes.
一般に、i層目では、
n(i−1):媒質(i−1)の屈折率(空気の場合≒1)、
ni:媒質iの屈折率、
di:光学薄膜の膜厚、
λ:送信信号の波長、
mi:整数0、1、2、3・・・・とすると、
光路長がλ/2の奇数倍の時
[2×(ni/n(i−1))×di=λ/2×(2mi+1)]:反射(帯域遮断型光学フィルタ)
光路長がλ/2の偶数倍の時
[2×(ni/n(i−1))×di=λ/2×(2mi)]:吸収(帯域通過型光学フィルタ)
となる。例えば、全層を反射(遮断)層としたり、全層を吸収(透過)層としたり、層ごとに適宜反射層・吸収層に設定したりといった調整が可能であり、全体として反射率または吸収率を好適に上げる(または下げる)ことができる。
In general, in the i-th layer,
n (i-1): refractive index of medium (i-1) (in the case of air≈1),
ni: refractive index of medium i,
di: film thickness of the optical thin film,
λ: wavelength of transmitted signal,
mi: When
When the optical path length is an odd multiple of λ / 2 [2 × (ni / n (i−1)) × di = λ / 2 × (2mi + 1)]: reflection (band cutoff optical filter)
When the optical path length is an even multiple of λ / 2 [2 × (ni / n (i−1)) × di = λ / 2 × (2mi)]: absorption (band-pass optical filter)
It becomes. For example, it is possible to adjust all layers to be reflective (blocking) layers, all layers to be absorbing (transmitting) layers, or to set each layer as a reflective layer / absorbing layer as appropriate. The rate can be suitably increased (or decreased).
〔PDの配置について〕
図9に示すように、第1および第2の受光素子を近接に点対称に配置する。なお、これらのPD1、PD2はボンディング用パッド22aにて他の素子と接続される。
[About PD placement]
As shown in FIG. 9, the first and second light receiving elements are arranged close to each other in a point-symmetric manner. These PD1 and PD2 are connected to other elements by
図10(a)は、レンズのスポット55が点対称の中心からずれていない状態であり、図10(b)は、レンズのスポット55が点対称の中心からずれている状態である。PD1、PD2を点対称に配置することにより、レンズのスポットがずれた位置から照射された状態でも、PD1、PD2に照射する面積を一定に保つことができる。すなわち、2つのPD1で照射された面積の合計が、図10(a)と図10(b)とで等しく、また、2つのPD2で照射された面積の合計が、図10(a)と図10(b)とで等しい。それゆえ、出力電流が安定する。図9の2つのPD1、2つのPD2の接続の様子を図11に示す。受光装置12においては、2つのPD1が並列に接続され、2つのPD2が並列に接続されている。それ以外は図1の構成と同じである。
FIG. 10A shows a state where the
このような点対称の配置にすることで、信号光、ノイズ光が第1および第2の受光素子に均一に入射するため、後段のamp3回路により一層効果的にノイズ光の成分を除去できる。すなわち、PD1、PD2を近接に配置することにより、信号光およびノイズ光のPDへの照射が等しくなるという利点がある。 With such a point-symmetric arrangement, the signal light and the noise light are uniformly incident on the first and second light receiving elements, so that the noise light component can be more effectively removed by the subsequent amp3 circuit. That is, by arranging PD1 and PD2 close to each other, there is an advantage that irradiation of signal light and noise light onto the PD becomes equal.
以上説明したように、本発明で以下の効果を得る。
(1)第1受光部および第2受光部を設け、第1の受光素子の出力から第2の受光素子の出力を減算する回路構成とすることで、小さい回路規模でノイズ成分を効果的に除去可能である。
(2)上記(1)において受光素子の分光感度特性を調整することで、ノイズ成分を効果的に除去可能である。
(3)受光素子表面に光学薄膜を形成することで帯域遮断型光学フィルタ、帯域通過型光学フィルタを簡単に形成できる。
(4)上記(3)において光学薄膜を多層にすることで反射率または吸収率を上げ、分光感度特性を急峻にすることが可能である。
(5)上記(3)・(4)において、光学薄膜をSiN、Poly−Siで形成することで集積回路製造プロセスで形成できるため、安価に製造できる。
(6)第1受光部および第2受光部を近接に点対称に配置することで、信号光、ノイズ光が第1受光部および第2受光部に均一に入射するため、後段の増幅器により一層効果的にノイズ光の成分を除去できる。
(7)赤外線リモコン受信機に用いることで、インバータ蛍光灯による誤動作の低減およびSN比の向上が可能である。
As described above, the present invention provides the following effects.
(1) By providing a first light receiving unit and a second light receiving unit and subtracting the output of the second light receiving element from the output of the first light receiving element, noise components can be effectively reduced with a small circuit scale. It can be removed.
(2) The noise component can be effectively removed by adjusting the spectral sensitivity characteristic of the light receiving element in the above (1).
(3) By forming an optical thin film on the surface of the light receiving element, a band cutoff optical filter and a band pass optical filter can be easily formed.
(4) In the above (3), it is possible to increase the reflectance or the absorptivity by making the optical thin film multilayer, and to make the spectral sensitivity characteristic steep.
(5) In the above (3) and (4), since the optical thin film is formed of SiN and Poly-Si, it can be formed by an integrated circuit manufacturing process, so that it can be manufactured at low cost.
(6) Since the first light receiving unit and the second light receiving unit are arranged close to each other in a point-symmetric manner, signal light and noise light are uniformly incident on the first light receiving unit and the second light receiving unit. The noise light component can be effectively removed.
(7) By using it for an infrared remote control receiver, it is possible to reduce malfunctions and improve the SN ratio due to the inverter fluorescent lamp.
なお、ここでは電子機器として赤外線リモコン受信機を示したが、これに限定されず、赤外線等の光通信において光信号を受信する装置を有するものであれば適用可能である。 Note that although an infrared remote control receiver is shown here as an electronic device, the present invention is not limited to this, and any electronic device can be applied as long as it has a device for receiving an optical signal in optical communication such as infrared rays.
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope shown in the claims. That is, embodiments obtained by combining technical means appropriately changed within the scope of the claims are also included in the technical scope of the present invention.
なお、本発明に係る受光装置は、分光感度特性が同一若しくは近似の第1および第2の受光部と、前記両受光部の検出出力を入力して減算処理する減算部とを備えた受光装置であって、前記第2の受光部は、第1の受光部の分光感度特性のピーク領域に感度を持たないように構成してもよい。 The light receiving device according to the present invention includes first and second light receiving units having the same or approximate spectral sensitivity characteristics, and a subtracting unit that inputs and outputs the detection outputs of the two light receiving units. The second light receiving unit may be configured not to be sensitive to the peak region of the spectral sensitivity characteristic of the first light receiving unit.
また、本発明に係る受光装置は、上記構成において、前記第2の受光部は、受光素子の表面に帯域遮断型光学フィルタを設けてなるように構成してもよい。 Moreover, the light receiving device according to the present invention may be configured such that, in the above configuration, the second light receiving unit is provided with a band cutoff optical filter on a surface of the light receiving element.
また、本発明に係る受光装置は、上記構成において、前記第1の受光部は、受光素子の表面に帯域通過型光学フィルタを設けてなり、前記第2の受光部は、受光素子の表面に帯域遮断型光学フィルタを設けてなるように構成してもよい。 In the light receiving device according to the present invention, in the above configuration, the first light receiving unit is provided with a band-pass optical filter on the surface of the light receiving element, and the second light receiving unit is provided on the surface of the light receiving element. A band cutoff optical filter may be provided.
また、本発明に係る受光装置は、上記構成において、前記帯域遮断型光学フィルタは光路長をλ/2(λ:光の波長)の奇数倍とした光学薄膜で形成するように構成してもよい。 In the light receiving device according to the present invention, the band cut optical filter may be formed of an optical thin film whose optical path length is an odd multiple of λ / 2 (λ: wavelength of light). Good.
また、本発明に係る受光装置は、上記構成において、前記帯域通過型光学フィルタは光路長をλ/2(λ:光の波長)の偶数倍とした光学薄膜で形成し、前記帯域遮断型光学フィルタは光路長をλ/2(λ:光の波長)の奇数倍とした光学薄膜で形成するように構成してもよい。 In the light receiving device according to the present invention, in the above configuration, the bandpass optical filter is formed of an optical thin film having an optical path length that is an even multiple of λ / 2 (λ: wavelength of light). The filter may be formed of an optical thin film whose optical path length is an odd multiple of λ / 2 (λ: wavelength of light).
また、本発明に係る受光装置は、上記構成において、光学薄膜を多層にするように構成してもよい。 Further, the light receiving device according to the present invention may be configured such that the optical thin film is multilayered in the above configuration.
また、本発明に係る受光装置は、上記構成において、光学薄膜をシリコン窒化膜で形成するように構成してもよい。 The light receiving device according to the present invention may be configured such that in the above configuration, the optical thin film is formed of a silicon nitride film.
また、本発明に係る受光装置は、上記構成において、光学薄膜をポリシリコン膜で形成するように構成してもよい。 The light receiving device according to the present invention may be configured such that in the above configuration, the optical thin film is formed of a polysilicon film.
また、本発明に係る受光装置は、上記構成において、前記第1および第2の受光部を点対称に配置した分割受光素子とするように構成してもよい。 Moreover, the light receiving device according to the present invention may be configured such that, in the above configuration, the first and second light receiving portions are divided light receiving elements arranged in a point symmetry.
また、本発明に係る電子機器は、上記のいずれか一つに記載の受光装置を用いたように構成してもよい。 Moreover, you may comprise the electronic device which concerns on this invention using the light-receiving device as described in any one of said.
本発明は、光空間伝送用の受光装置を備えた、赤外線リモコン受信機などの電子機器等のような用途にも適用できる。 The present invention can also be applied to applications such as an electronic device such as an infrared remote control receiver provided with a light receiving device for optical space transmission.
11 受光装置
12 受光装置
15 第1アンプ
16 第2アンプ
17 第3アンプ
21 赤外線リモコン受信機(電子機器)
22 PD部
22a ボンディング用パッド
23 IC
24 光学薄膜
24a 第1薄膜
24b 第2薄膜
24c 第3薄膜
25 樹脂パッケージ
25a レンズ形状部
26 Auワイヤ
27 アルミフレーム
31 受光回路部
41 HA
42 D_HA
43 2ndAmp
44 3rdAmp
45 BPF
46 foトリミング回路
47 AGC回路
48 キャリア検出回路
49 積分回路
50 ヒステリシスコンパレータ
55 レンズのスポット
PD1、PD2 受光素子
DESCRIPTION OF
22
24 Optical
42 D_HA
43 2ndAmp
44 3rdAmp
45 BPF
46 fo trimming
Claims (10)
通信で使用する波長域に分光感度のピークを持つ第1受光部と、
通信で使用する波長域に分光感度を持たない以外は分光感度特性が上記第2受光部と同一若しくは近似の第2受光部と、
上記第1受光部の検出出力と上記第2受光部の検出出力とを減算処理する減算部とを備えたことを特徴とする受光装置。 In a light receiving device that receives a communication signal of light at a light receiving unit,
A first light receiving unit having a spectral sensitivity peak in a wavelength range used for communication;
A second light-receiving unit having a spectral sensitivity characteristic that is the same as or close to that of the second light-receiving unit, except that the wavelength region used for communication does not have spectral sensitivity;
A light receiving device, comprising: a subtracting unit that subtracts the detection output of the first light receiving unit and the detection output of the second light receiving unit.
請求項1ないし9のいずれかに記載の受光装置を備えたことを特徴とする電子機器。 In an electronic device equipped with a light receiving device,
An electronic apparatus comprising the light receiving device according to claim 1.
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