JP2007013979A

JP2007013979A - 一体型赤外線送受信器

Info

Publication number: JP2007013979A
Application number: JP2006179163A
Authority: JP
Inventors: Wee Sin Tan; ウィー・シン・タン; Raymond Quek; レイモンド・クエク
Original assignee: Avago Technologies ECBU IP Singapore Pte Ltd
Current assignee: Avago Technologies International Sales Pte Ltd
Priority date: 2005-06-30
Filing date: 2006-06-29
Publication date: 2007-01-18
Also published as: GB0612842D0; GB2439117A; US20070003289A1; CN1932918A

Abstract

【課題】IrDA規格にあるような対話的な通信機能とIRリモートコントローラ及び受信器の一層長い動作範囲及び感度とを結合させた一体型送受信器を提供すること
【解決手段】一実施形態では、本発明の装置(100)は光検出器(102)及び光源(104)が取り付けられた基板(106)を含む。該光検出器(102)は940nmの波長の近傍の光学帯域の光を受信するよう構成され、該光源(104)は940nmの波長の近傍の光学帯域の光を送信するよう構成される。前記基板(106)により物理的に支持されると共に前記光検出器(102)及び前記光源(104)に電気的に接続された回路は、該基板(106)により物理的に支持された電気接点(110,112,116,118,124)で終端する。他の実施形態もまた開示される。
【選択図】図１

Description

本発明は、赤外線送受信器に関するものである。

赤外線（IR）リモートコントローラは、今日非常に普及しており、世界中のリビングルーム内に偏在している。従来、IR送信器が、リモートコントローラ内に組み込まれ、IR受信器が、電気機器（オーディオシステム（例えばステレオレシーバ）、オーディオ・ビデオシステム（例えばテレビ）、及び家庭用制御システム（例えば冷却／加熱調節器、照明スイッチ、ファンスイッチ、及びアラームシステム）等）に組み込まれる。このようにして、ユーザがリモートコントローラを使用して対象となる１つ又は２つ以上のシステムへ命令を送ることが可能となる。

用途によっては、２つ又は３つ以上の装置間の対話動作が望ましい。例えば、２つのパーソナルディジタルアシスタント（ＰＤＡ）間の対話通信が望ましい場合がある。かかる用途では、通信セッションにかかわる両方の装置に送信能力及び受信能力が提供されている必要がある。多くの場合、複数の装置間で送信されることになるデータの量は少ない。しかし、それら装置がデータを送信する必要のある距離は比較的長い（例えば１ｍ以上）可能性がある。

IrDA (R)（Infrared Data Association）規格によりサポートされる通信距離は、たったの１ｍである。このため、Agilent HSDL-3002 (Agilent Technologies, Inc.により販売されている製品)等の製品は、一体型IrDA送受信器を提供するが、かかる製品は一般に長距離の対話的な用途には用いることができない。Bluetooth (R) 等の無線（RF）規格は、長距離の対話的な用途に用いることが可能である。しかし、RFによる解決策は、コストが高く、また電磁干渉を受けるものとなる。

一実施形態では、本発明の装置は、光検出器及び光源が取り付けられた基板を含む。該光検出器は、940nm（ナノメータ）の波長の近傍の光学帯域の光を受信するよう構成され、該光源は、940nm（ナノメータ）の波長の近傍の光学帯域の光を送信するよう構成される。前記基板により物理的に支持されると共に、前記光検出器及び前記光源に電気的に接続された、回路は、該基板により物理的に支持された電気接点で終端する。

別の実施形態では、対話通信システムは、互いに通信するよう構成された少なくとも２つの装置を含む。該装置のうちの少なくとも第１の装置は、一体型送受信器を介して該装置のうちの他の少なくとも１つの装置と通信するよう構成される。該一体型送受信器は、光検出器及び光源が取り付けられた基板を含む。該光検出器は、前記他の少なくとも１つの装置から約940nmの光学帯域の光を受信するよう構成される。前記光源は、約940nmの光学帯域の光を前記他の少なくとも１つの装置へ送信するよう構成される。前記基板により物理的に支持されると共に前記光検出器及び前記光源に電気的に接続された回路は、該基板により物理的に支持された電気接点で終端する。

他の実施形態もまた開示される。

IrDA送受信器は、870nmの波長の近傍の光学帯域で動作し、該帯域は好適には、870nmの波長を中心とし、実質的に870nmの波長に限定されたものとなる。これに対し、IRリモートコントローラ及び受信器は、940nmの波長の近傍の光学帯域で動作し、該帯域は好適には、940nmの波長を中心とし、実質的に940nmの波長に限定されたものとなる。加えて、IRリモートコントロール用受信器は、典型的にはIrDA受信器と比べて一層大きなチップサイズの光検出器を使用する。この大きなチップサイズの光検出器その他要因の結果として、IRリモートコントロール用受信器は、IrDA受信器の10倍のオーダーの感度を有する傾向のものとなる。このため、IrDA規格によりサポートされる1mという通信距離の約10倍の距離にわたってIRリモートコントロール動作を行うことが可能となる。しかし、IRリモートコントローラは、従来、単純な命令の一方向送信にのみ使用されてきたものであり、対話的な通信には使用されていない。

IrDA規格によりサポートされるような対話的な通信機能をIRリモートコントローラ及び受信器の一層長い動作範囲及び感度と結合させるために、本発明者が提案する一体型IR送受信器100では、光検出器102及び光源104が、共通の基板106に取り付けられ、及び940nmの波長の近傍の光学帯域の光を送受信するよう構成される。図１及び図２は、かかる送受信器100の一実施形態を示している。図１は送受信器100の斜視図を示し、図２は該送受信器100の基板106及び回路108の平面図を示している。

例示的に、図１及び図２に示す基板106はプリント回路基板（PCB）である。しかし、基板106は、代替的に、ポリマー又はセラミックといった他の形態をとることが可能である。該基板106に取り付けられた光検出器102は、940nmの波長の近傍の光学帯域の光を受信するよう構成される。好適には、該帯域は、940nmの波長を中心とし、940nmの波長に実質的に限定される。「実質的に制限される」とは、940nmの波長からの偏差が±30nmであることが好ましいことを意味している。一実施形態では、光センサ102はフォトダイオードチップである。しかし、該光検出器102は、フォトトランジスタチップといった他の形態を代替的にとることが可能である。

光源104もまた基板106に取り付けられる。該光源104は、940nmの波長の近傍の光学帯域の光を送信するよう構成される。光検出器が動作する帯域と同様に、光源104が動作する帯域は好適には、940nmの波長を中心とし、940nmの波長に実質的に制限される。この場合も、「実質的に制限される」とは、940nmの波長からの偏差が±30nmであることが好ましいことを意味している。一実施形態では、光源104は発光ダイオード（LED）チップである。しかし、光源104は、レーザダイオードチップといった他の形態を代替的にとることが可能である。

光検出器102及び光源104は、半田又は接着剤といった様々な方法で基板106に取りつけることが可能である。

光検出器102及び光源104に加えて、基板106は、該光検出器102及び光源104に電気的に接続される他の回路108を支持する（すなわち物理的に支持する）。回路108は、この一体型送受信器100を用いる装置を電気的に接続することが可能な電気接点110,112,114,116,118,120,122,124を最小限含む。随意選択的に、回路108は、集積回路（IC）コントローラ126を含むことが可能である。

図２は、送受信器100の基板106及び回路108の例示的な平面図を示している。回路トレース及び電気接点パターンが一例として示されているが、基板106上に取りつけられる特定の構成要素102,104,126は、代替的な回路トレース及び電気接点パターンの必要性を命じ得るものである。一例として、電気接点110〜124は、LED電源電圧（VLED）、「データ送信」入力（TXD RC）、「受信データ」出力（V_OUT (RXD)）、コントローラ電源電圧（VDD）、及び送受信器接地入力（GND）を含むよう図示されている。

図３は、ICコントローラ126の第１の実施形態300を示している。この実施形態では、ICコントローラ300は、前置増幅器302、フィルタ304、及びデコーダ306を含み、それら全てが光検出器102と電気接点110〜124との間に接続される。一実施形態では、前置増幅器302は、調節可能な利得を有し、受信したIR信号を識別可能なレベルまで増幅する働きをし、フィルタ304はノイズ及び／又は特定の信号周波数を除去する働きをし、デコーダ306は、受信したIR信号から離散的なディジタルデータストリームを抽出する働きをする。ICコントローラ300は更に駆動回路308及びエンコーダ310を含み、その両者が光源104と電気接点110〜124との間に接続される。一実施形態では、エンコーダ310は、光源104による送信のためにディジタルデータストリームを変調させる働きをし、駆動回路308は、該変調されたディジタルデータストリームを光学的なデータストリームへと変換するよう光源104の電流その他の動作パラメータを制御する働きをする。

図４は、ICコントローラ126の第２の実施形態400を示している。この実施形態400は、図３の実施形態300に似ているがエンコーダ310及びデコーダ306がなくなっている。実施形態によっては、エンコーダ310及びデコーダ306を別個のICに移すのが有用となり得る。これは、一体型IR送受信器100の用途を一層広範囲にすることを可能とする。

ICコントローラ126は、様々な方法で基板106に取りつけることが可能である。例えば、回路108が、光検出器102、光源104、及び電気接点110〜124に電気的に接続されるトレースを含む場合、ICコントローラ126は、ボンディングワイヤにより、又はフリップチップ取付技法により、トレースに接続することが可能である。

ICコントローラ126の代わりに、構成要素202〜210のうちの一部又は全てを基板106上に個々に取りつけることが可能である。しかし、これは、送受信器100を製造するために必要となるステップ数を増大させるものとなり、したがって、ICコントローラ126を用いる場合ほど望ましいものではないと思われる。

図１に示すように、エポキシ化合物等の透光性のカプセル材料128が、光検出器102、光源104、及びICコントローラ126を覆うことが可能である。場合によっては、カプセル材料128は、受信される光又は送信される光をフィルタリングするために使用することが可能である。例えば、カプセル材料128は、940nmを中心とし又は940nm近傍のバンドパスフィルタとして働くよう選定することが可能である。このようにして、太陽光、蛍光、電球光、及びその他の漂遊光に対する送受信器100の免疫性を高めるように、より短い波長の光（例えば可視光）をフィルタリング除去することができる。同様に、より長い波長の光をフィルタリング除去して、送受信器100に生じ得る望ましくない影響を軽減させることが可能である。

やはり図１に示すように、第１及び第２のレンズ130,132を、それぞれ、光検出器102及び光源104の光学的な伝送経路内に配置することが可能である。光検出器102に隣接して配置されたレンズ130は、受信した光を光検出器102上に集束させる働きをすることが可能である。光源104に隣接して配置されたレンズ132は、IR通信にとって有用な光放射プロファイルを提供するよう光源104の光放射プロファイルを整形することが可能である。

一実施形態では、第１及び第２のレンズ130,132は、カプセル材料128内に成形される。

本書で開示した一体型IR送受信器100は、多数の用途を有するものである。例えば、図５に示すように、送受信器100は、ハンドヘルド型装置のハウジング500内に取り付けることが可能であり、この場合、その光検出器102及び光源104は該ハウジング500の外部に光学的に露出される。マイクロプロセッサ502及びメモリ504もまたハウジング500内に取り付けられ、該マイクロプロセッサ502は、メモリ504及び送受信器100の両者に電気的に接続される。このようにして、マイクロプロセッサ502は、1) メモリ504に格納されている命令を読み出して実行し、2) ハウジング500の外部の装置と通信することが可能である。

一実施形態では、図５に示すハンドヘルド型装置506は、対話型ゲームマシンとすることが可能であり、この場合、メモリ504内に格納されている命令はゲームプログラムを画定するものとなる。この実施形態では、ゲームマシン506のユーザは、別のハンドヘルド型ゲームマシン506'（図６参照）のユーザとゲームステータスを交換することが可能である。例示的なゲームマシン506は随意選択的なディスプレイ508と共に図示されていることに留意されたい。送受信器100を用いて（IrDA送受信器を用いずに）ゲームステータスを送信することにより、一層長距離にわたって互いに通信するようハンドヘルド型ゲームマシン506,506'を設計することが可能となる。これは屋外や列車内でゲームをする場合、又はショッピングセンターやレストラン内でゲームをする場合に、特に有用となり得る。代替的に、図５に示すように構成されたハンドヘルド型ゲームマシン506,506'は、中央ゲームコントローラ700（図７参照）と通信するために使用することが可能である。

別の実施形態では、図５に示すハンドヘルド型装置506は、家庭用コントローラ（図８参照）とすることが可能である。この実施形態では、例えば、機器800、スイッチ（例えば照明802）、及びその他の家庭内システム（例えばコンピュータ804）を、1) 制御すること、及び2) それらのステータスをポーリングすることが可能である。次いで、家庭内システムのステータスをユーザに対して表示することが可能である。

上述のハンドヘルド型装置に加えて、本書で開示する一体型IR送受信器100は、他のハンドヘルド型装置（例えば電話やＰＤＡ）内に、並びに固定された装置又は半固定の装置（例えば対話型テレビや家庭内機器）内に組み込むことが可能である。

以下においては、本発明の種々の構成要件の組み合わせからなる例示的な実施形態を示す。
１．基板と、
該基板上に取り付けられ、940nmの波長の近傍の光学帯域内の光を受信するよう構成された、光検出器と、
前記基板上に取り付けられ、940nmの波長の近傍の光学帯域内の光を送信するよう構成された、光源と、
前記基板により物理的に支持され、前記光検出器及び前記光源に電気的に接続され、及び前記基板により物理的に支持された電気接点で終端する、回路と
を含む装置。
２．前記光検出器がフォトダイオードチップである、前項１に記載の装置。
３．前記光源が発光ダイオード（LED）チップである、前項１に記載の装置。
４．前記光源がレーザダイオードである、前項１に記載の装置。
５．前記基板がプリント回路基板（PCB）である、前項１に記載の装置。
６．少なくとも前記光検出器及び光源を覆う透光性のカプセル材料を更に含む、前項１に記載の装置。
７．前記透光性のカプセル材料がエポキシ化合物を含む、前項１に記載の装置。
８．前記光検出器及び前記光源の上方で前記カプセル材料内にそれぞれ成形された第１及び第２のレンズを更に含む、前項６に記載の装置。
９．前記光検出器及び前記光源の光学的な伝送経路内にそれぞれ配置された第１及び第２のレンズを更に含む、前項１に記載の装置。
１０．前記回路が集積回路（IC）コントローラを含む、前項１に記載の装置。
１１．前記回路が更に、
前記光検出器、前記光源、及び前記電気接点に電気的に接続されたトレースと、
前記ICコントローラを前記トレースに接続するボンディングワイヤと
を含む、前項１０に記載の装置。
１２．前記回路が、前記PCB上のトレースであって、前記光検出器、前記光源、及び前記電気接点に電気的に接続されたトレースを更に含み、前記ICコントローラが、前記トレースに取り付けられたフリップチップである、前項１０に記載の装置。
１３．前記ICコントローラが、
前記光検出器と前記電気接点との間に接続された前置増幅器及びフィルタと、
前記光源と前記電気接点との間に接続された駆動回路と
を含む、前項１０に記載の装置。
１４．前記ICコントローラが更に、
前記フィルタと前記電気接点との間に接続されたデコーダと、
前記駆動回路と前記電気接点との間に接続されたエンコーダと
を含む、前項１３に記載の装置。
１５．少なくとも前記光検出器、前記光源、及び前記ICコントローラを覆う透光性のカプセル材料を更に含む、前項１０に記載の装置。
１６．前記光検出器及び前記光源の光学的な伝送経路内にそれぞれ配置された第１及び第２のレンズを更に含む、前項１５に記載の装置。
１７．前記光検出器がフォトダイオードであり、前記光源が発光ダイオード（LED）である、前項１６に記載の装置。
１８．ハンドヘルド型装置のハウジングを更に含み、前記基板が該ハンドヘルド型装置のハウジング内に取り付けられ、前記光検出器及び前記光源が該ハンドヘルド型装置のハウジングの外部に光学的に露出される、前項１に記載の装置。
１９．前記ハンドヘルド型装置内に取り付けられたマイクロプロセッサ及びメモリを更に含み、該マイクロプロセッサが、該メモリに電気的に接続されて、該メモリ内に格納されている命令を読み出して実行し、該マイクロプロセッサが、前記光検出器及び前記光源に電気的に接続されて、前記ハンドヘルド型装置の外部の装置と通信する、前項１８に記載の装置。
２０．前記メモリ内に格納されている前記命令がゲームプログラムを画定するものである、前項１９に記載の装置。
２１．プリント回路基板（PCB）と、
該PCBに取り付けられて940nmの波長の近傍の光学帯域の光を受信する手段と、
該PCBに取り付けられて940nmの波長の近傍の光学帯域の光を送信する手段と
を含む装置。
２２．互いに通信するよう構成された少なくとも２つの装置を含み、該装置のうちの少なくとも第１の装置が、一体型送受信器を介して該装置のうちの他の少なくとも１つの装置と通信するよう構成され、該一体型送受信器が、
基板と、
該基板に取り付けられて、940nmの波長の近傍の光学帯域内の光を前記他の少なくとも１つの装置から受信するよう構成された、光検出器と、
前記基板に取り付けられて、940nmの波長の近傍の光学帯域内の光を前記他の少なくとも１つの装置へ送信するよう構成された、光源と、
前記基板により物理的に支持され、前記光検出器及び前記光源に電気的に接続され、及び前記基板により物理的に支持された電気接点で終端する、回路と
を含む、対話型通信システム。
２３．前記第１の装置がハンドヘルド型ゲームマシンである、前項２２に記載のシステム。
２４．前記第１の装置が家庭用コントローラである、前項２２に記載のシステム。

光検出器及び光源が共通の基板に取り付けられて約940nmの光学帯域の光を送受信するよう構成されているIR送受信器の例示的な実施形態を示す斜視図である。図１の送受信器の基板及び回路を示す平面図である。図１に示すICコントローラの第１の例示的な実施形態を示す説明図である。図１に示すICコントローラの第２の例示的な実施形態を示す説明図である。ハンドヘルド型装置における図１の送受信器の例示的な取り付けを示す説明図である。別のハンドヘルド型ゲームマシンと通信するハンドヘルド型ゲームマシンとしての図５に示す装置の使用を示すブロック図である。中央ゲームコントローラと通信するハンドヘルド型ゲームマシンとしての図５に示す装置の使用を示すブロック図である。家庭用コントローラとしての図５に示す装置の使用を示すブロック図である。

Claims

基板(106)と、
該基板(106)に取り付けられ、940nmの波長の近傍の光学帯域内の光を受信するよう構成された、光検出器(102)と、
前記基板(106)に取り付けられ、940nmの波長の近傍の光学帯域内の光を送信するよう構成された、光源(104)と、
前記基板(106)により物理的に支持され、前記光検出器(102)及び前記光源(104)に電気的に接続され、及び前記基板(106)により物理的に支持された電気接点(110,112,116,118,124)で終端する、回路(108)と
を含む装置(100)。
前記光検出器(102)がフォトダイオードチップである、請求項１に記載の装置(100)。
前記光源(104)が発光ダイオード（LED）チップである、請求項１に記載の装置(100)。
前記基板(106)がプリント回路基板（PCB）である、請求項１に記載の装置(100)。
少なくとも前記光検出器(102)及び光源(104)を覆う透光性のカプセル材料(128)を更に含む、請求項１に記載の装置(100)。
前記光検出器(102)及び前記光源(104)の上方で前記カプセル材料(128)内にそれぞれ成形された第１及び第２のレンズ(130,132)を更に含む、請求項５に記載の装置(100)。
前記回路(108)が集積回路（IC）コントローラ(126)を含む、請求項１に記載の装置(100)。
前記ICコントローラ(126)が、
前記光検出器(102)と前記電気接点(116,118,124)との間に接続された前置増幅器(302)及びフィルタ(304)と、
前記光源(104)と前記電気接点(110,112,124)との間に接続された駆動回路(308)と
を含む、請求項７に記載の装置(100)。
前記光検出器(102)及び前記光源(104)の光学的な伝送経路内にそれぞれ配置された第１及び第２のレンズ(130,132)を更に含む、請求項８に記載の装置(100)。
互いに通信するよう構成された少なくとも２つの装置(506,506')を含み、該装置のうちの少なくとも第１の装置(506)が、一体型送受信器(100)を介して該装置のうちの他の少なくとも１つの装置(506')と通信するよう構成され、該一体型送受信器(100)が請求項１に記載の装置からなる、対話型通信システム。