JP2008070203A - Angle-of-light detection device - Google Patents
Angle-of-light detection device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2008070203A JP2008070203A JP2006248427A JP2006248427A JP2008070203A JP 2008070203 A JP2008070203 A JP 2008070203A JP 2006248427 A JP2006248427 A JP 2006248427A JP 2006248427 A JP2006248427 A JP 2006248427A JP 2008070203 A JP2008070203 A JP 2008070203A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- detection device
- signal
- divider
- angle detection
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
Description
この発明は光角度検出装置に関し、より詳しくは、リモートコントロール信号を入射光の形態で受光素子に受けて、その入射光の到来方向を特定する装置に関する。 The present invention relates to a light angle detection device, and more particularly to a device that receives a remote control signal in the form of incident light at a light receiving element and identifies the arrival direction of the incident light.
また、この発明は、そのような光角度検出装置を備えた電子機器に関する。 The present invention also relates to an electronic apparatus including such a light angle detection device.
一般的に、光の到来する方向を検出するセンサは、光の入射角に応じて受光量が互いに相違するように、外部に対して遮光材等を介して2つのフォトダイオードを並べて配置し、上記2つのフォトダイオードの出力差に基づいて光の到来する方向を検出している。つまり、いわゆる日時計の原理を用いている。 In general, a sensor that detects the direction in which light arrives arranges two photodiodes side by side through a light shielding material or the like so that the amount of light received differs according to the incident angle of light, The direction of light arrival is detected based on the output difference between the two photodiodes. That is, the principle of a so-called sundial is used.
例えば、特許文献1(特開平8−264826号公報)に記載のものは、2つのフォトダイオードの受光面の上方にそれぞれの受光面積の半分に相当する遮光領域を設けている。そして、2つのフォトダイオードからの増幅された出力I1,I2を用いて、
θ = tan−1[(LD/2H)・(I1−I2)/(I1+I2)]
なる演算を行って、光の入射角θを求めている。なお、入射角θは、2つのフォトダイオードの受光面に対する垂線(これを0°とする。)から測った角度である。LDは受光面の全長(光の到来する方向を含む面に沿った長さ)であり、Hは遮光材と受光面との間の距離である。
For example, in the device described in Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 8-264826), a light shielding region corresponding to half of each light receiving area is provided above the light receiving surfaces of two photodiodes. And using the amplified outputs I1 and I2 from the two photodiodes,
θ = tan −1 [(L D / 2H) · (I1−I2) / (I1 + I2)]
The light incident angle θ is obtained by performing the following calculation. Incidentally, the incident angle θ is an angle measured from a perpendicular (this is assumed to be 0 °) with respect to the light receiving surfaces of the two photodiodes. L D is the total length of the light receiving surface (the length along the surface including the light arrival direction), and H is the distance between the light shielding material and the light receiving surface.
また、特許文献2(特開平8−340124号公報)に記載のものは、外部に対して絞り窓を介して2つのフォトダイオードを並べて配置し、上記2つのフォトダイオードからの増幅された出力V1,V2を用いて、ログアンプを用いた回路で
V0 = logV1−logV2 = V1/V2
なる演算を行っている。そして、V0に応じて光の入射角θを求めている。
Further, the device described in Patent Document 2 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-340124) has two photodiodes arranged side by side through an aperture window with respect to the outside, and an amplified output V1 from the two photodiodes. , V2 and V 0 = log V1−log V2 = V1 / V2 in a circuit using a log amp.
An operation is performed. Then, the incident angle θ of light is obtained according to V 0 .
なお、特許文献2や特許文献3(特開平9−49733号公報)に記載のものでは、2つのフォトダイオードの出力をそれぞれA/D変換して、デジタル演算処理にて入射角を求めている。
一般に、アナログ信号で掛け算や割り算を行うには半導体のPN接合の電流対電圧特性が対数圧縮特性を示すことから、上記特許文献2のようにログアンプがよく用いられる。具体的には、PN接合に流れる電流をI、接合の印加電圧をVとすると、次式(1)で表される。
I=Is・{exp(eV/kT)−1} …(1)
Generally, in order to perform multiplication or division with an analog signal, a log amplifier is often used as in
I = Is · {exp (eV / kT) −1} (1)
ここで、Isは飽和電流、eは素電荷、kはボルツマン定数、Tは温度である。これをVについて解くと、次式(2)が得られ、出力電圧は入力電流の対数圧縮形になる。
V=kT/e・ln{(I+Is)/Is} 〜 kT/e・ln{I/Is}
…(2)
Here, Is is a saturation current, e is an elementary charge, k is a Boltzmann constant, and T is a temperature. When this is solved for V, the following equation (2) is obtained, and the output voltage is a logarithmically compressed form of the input current.
V = kT / e · ln {(I + Is) / Is} to kT / e · ln {I / Is}
... (2)
なお、対数同士の和は、次式(3)のように、真数同士の積の対数で表される。
ln(A)+ln(B)=ln(A・B) …(3)
In addition, the sum of logarithms is represented by the logarithm of the product of true numbers like following Formula (3).
ln (A) + ln (B) = ln (A · B) (3)
また、対数同士の差は次式(4)のように、真数同士の商の対数で表される。
ln(A)−ln(B)=ln(A/B) …(4)
Further, the difference between the logarithms is expressed by the logarithm of the quotient between the true numbers as in the following equation (4).
ln (A) -ln (B) = ln (A / B) (4)
図14は、これらの関係を利用する除算器の例を示している。この除算器は、演算増幅器(以下「オペアンプ」という。)91、ダイオードD1および抵抗R1からなる第1のログアンプ81と、オペアンプ92、ダイオードD2および抵抗R2からなる第2のログアンプ82と、オペアンプ93および抵抗R11,R12,R13,R14からなり、第1、第2のログアンプ81の出力同士の差分を増幅する差動アンプ83とを含んでいる。この除算器への入力信号V1in,V2inによってログアンプ81,82に印加される入力電流をI1,I2とすると、ログアンプ81,82の出力V1out,V2outはそれぞれ式(2)を用いて、次式(5)のように表される。
V1out = kT/e・ln(I1/Is)
V2out = kT/e・ln(I2/Is) …(5)
FIG. 14 shows an example of a divider that uses these relationships. The divider includes an operational amplifier (hereinafter referred to as “op-amp”) 91, a
V1out = kT / e · ln (I1 / Is)
V2out = kT / e · ln (I2 / Is) (5)
その後段の差動アンプ83の出力Voutは、式(4)と式(5)を用いて、次式(6)のように表される。
Vout = V2out − V1out
= kT/e・ln(I2/I1) …(6)
The output Vout of the
Vout = V2out-V1out
= KT / e · ln (I2 / I1) (6)
これにより、対数圧縮された入力電流の除算値を得ることができる。ただし、図中の全ての抵抗R1,R2,R11〜R13は同値とし、ダイオードD1,D2、オペアンプ91,92,93の特性も同等であるものとする。
Thereby, the division value of the input current logarithmically compressed can be obtained. However, all the resistors R1, R2, R11 to R13 in the figure have the same value, and the characteristics of the diodes D1, D2 and the
オペアンプの正負の入力端子間はイマジナリショートと呼ばれ、両端子間に電位差は発生しないのが理想である。しかし、実際には、両端子間には入力オフセット電圧Vofが存在する。オペアンプの入力オフセット電圧Vofは、オペアンプにより様々であるが、通常はμV〜mV程度であり、例えば新日本無線社製オペアンプNJU2747では典型値は1[mV]である(なお、正の入力端子の電位が基準電位(0V)とされる。)。たとえ入力信号V1inが信号無状態のときであっても、常に入力抵抗の両端にはVofだけ電位差が生じる。入力抵抗の値をRとすると、Vof/Rだけ常に電流が流れてしまう。また、オペアンプの入力端子のインピーダンスは理想的には無限大であり、両入力端子へは電流は流れ込む(流れ出す)ことはない。しかし、実際には、オペアンプの入力端子には入力バイアス電流が存在する。オペアンプの入力バイアス電流は、オペアンプの入力トランジスタによって異なるが、先の新日本無線社製オペアンプNJU2747では典型的値は100[nA]である。 The operational amplifier's positive and negative input terminals are called imaginary shorts, and ideally no potential difference occurs between both terminals. However, in practice, an input offset voltage Vof exists between both terminals. The input offset voltage Vof of the operational amplifier varies depending on the operational amplifier, but is usually about μV to mV. For example, in the operational amplifier NJU2747 manufactured by New Japan Radio Co., Ltd., the typical value is 1 [mV]. The potential is set to the reference potential (0 V).) Even when the input signal V1in is in a no-signal state, a potential difference is always generated by Vof at both ends of the input resistance. When the value of the input resistance is R, current always flows by Vof / R. Further, the impedance of the input terminal of the operational amplifier is ideally infinite, and current does not flow into (flow out of) both input terminals. However, in practice, there is an input bias current at the input terminal of the operational amplifier. The input bias current of the operational amplifier differs depending on the input transistor of the operational amplifier, but the typical value is 100 [nA] in the operational amplifier NJU2747 manufactured by New Japan Radio Co., Ltd.
このように、入力オフセット電圧や入力バイアス電流により信号が存在しないときでもオペアンプの負の入力端子と出力端子の間には電流が流れることになり、出力にオフセットを与えてしまう。以下、この入力オフセット電圧と入力バイアス電流に起因する電流を「バイアス電流」と呼び、適宜符号「Ibias」を用いて表す(例えば図14参照。)。先の新日本無線社製オペアンプNJU2747を用いたときの例を用いると、バイアス電流Ibiasは|1μA±100nA|の大きさとなる。 As described above, even when no signal exists due to the input offset voltage or the input bias current, a current flows between the negative input terminal and the output terminal of the operational amplifier, and an offset is given to the output. Hereinafter, the current resulting from the input offset voltage and the input bias current is referred to as “bias current” and is appropriately expressed by using the symbol “Ibias” (see, for example, FIG. 14). If the example using the operational amplifier NJU2747 made by New Japan Radio Co., Ltd. is used, the bias current Ibias has a magnitude of | 1 μA ± 100 nA |.
このバイアス電流Ibiasが存在するとき、図14に示した除算器の出力Vout(式(6)参照。)は、次式(7)のように表される。
Vout = kT/e・ln{(I1+Ibias)/(I2+Ibias)}
…(7)
When this bias current Ibias is present, the output Vout (see equation (6)) of the divider shown in FIG. 14 is expressed as the following equation (7).
Vout = kT / e · ln {(I1 + Ibias) / (I2 + Ibias)}
... (7)
図15は、上記新日本無線社製オペアンプNJU2747の例を参考にしてIbias=1[μA]とした場合における、入力電流I1(およびI2)に対する出力Voutの変化を、入力電流I1とI2との比(I1/I2)をパラメータとして示している。x軸はI1であり、y軸は出力Vout(任意単位)を示している。(I1/I2)がとる複数の値0.25、0.5、1.0、2.0、4.0は、実際の入射角θが−a°、−b°、0°、+a°、+b°というように異なる場合に対応している。この図15からわかるように、バイアス電流Ibiasの存在のせいで、入力電流I1が小さいとき、つまり遠方からのリモートコントロール信号を受ける場合などは、出力Voutが本来の値(実際の入射角θを示す値)から変化する。すなわち、たとえ実際の入射角θが一定であっても、例えば入力電流I1=1[μA]のように小さくなったときの出力Voutの値は、本来の値、例えば入力電流I1=1.0×10−3[A]のときの出力Voutの値から変化する。このため、誤差を与える結果となってしまう。 FIG. 15 shows the change in the output Vout with respect to the input current I1 (and I2) when Ibias = 1 [μA] with reference to the example of the operational amplifier NJU2747 manufactured by New Japan Radio Co., Ltd. The ratio (I1 / I2) is shown as a parameter. The x-axis is I1 and the y-axis indicates the output Vout (arbitrary unit). A plurality of values 0.25, 0.5, 1.0, 2.0, and 4.0 taken by (I1 / I2) indicate that the actual incident angle θ is −a °, −b °, 0 °, + a °. , + B °, and so on. As can be seen from FIG. 15, when the input current I1 is small due to the presence of the bias current Ibias, that is, when a remote control signal is received from a distance, the output Vout is the original value (the actual incident angle θ is changed). Change from the value shown). That is, even if the actual incident angle θ is constant, the value of the output Vout when the input current I1 = 1 [μA] becomes small, for example, the original value, for example, the input current I1 = 1.0. It changes from the value of the output Vout when × 10 −3 [A]. For this reason, an error is caused.
また、図16は別の除算器の例を示している。この除算器は、3つのオペアンプ94、95、96と、それぞれオペアンプ94、95、96の入出力端子間に接続されたNPNトランジスタTR1,TR2,TR3と、NPNトランジスタTR4とを含んでいる。回路動作の詳細な説明は省略するが、この除算器は入力電流I0,I1,I2を受けて、トランジスタTR4のコレクタに、次式(8)で示される出力電流Ioutを出力する。
Iout = I0・(I1/I2) …(8)
FIG. 16 shows another example of the divider. This divider includes three
Iout = I0 · (I1 / I2) (8)
I0は出力電流の大きさを決定するためのリファレンス電流であり、通常定電流源によって供給される。先の除算器の例と同様に、本除算器においても図16中に示すようにバイアス電流Ibiasは存在する。ため、実際の出力電流Ioutは、次式(9)のように表される。
Iout = {I0+Ibias}・{(I1+Ibias)/(I2+Ibias)} …(9)
I0 is a reference current for determining the magnitude of the output current, and is usually supplied by a constant current source. As in the previous example of the divider, the bias current Ibias also exists in this divider as shown in FIG. Therefore, the actual output current Iout is expressed as the following equation (9).
Iout = {I0 + Ibias} · {(I1 + Ibias) / (I2 + Ibias)} (9)
図17は、図15と同様に、上記新日本無線社製オペアンプNJU2747の例を参考にしてIbias=1[μA]とした場合における、入力電流I1(およびI2)に対する出力Ioutの変化を、入力電流I1とI2との比(I1/I2)をパラメータとして示している。この場合も、図15の場合と同様に、バイアス電流Ibiasの存在のせいで、入力電流I1が小さいとき、つまり遠方からのリモートコントロール信号を受ける場合などは、出力Ioutが本来の値(実際の入射角θを示す値)から変化する。このため、誤差を与える結果となってしまう。 FIG. 17 shows the change in the output Iout with respect to the input current I1 (and I2) when Ibias = 1 [μA] with reference to the example of the operational amplifier NJU2747 manufactured by New Japan Radio Co., Ltd. The ratio (I1 / I2) between the currents I1 and I2 is shown as a parameter. Also in this case, as in the case of FIG. 15, when the input current I1 is small due to the presence of the bias current Ibias, that is, when receiving a remote control signal from a distance, the output Iout is the original value (actual value). It changes from the value indicating the incident angle θ. For this reason, an error is caused.
このように、特許文献1、特許文献2に示すようなアナログ演算により除算を行う場合には、除算器の特性のせいで、特に遠方からのリモートコントロール信号を受ける場合には、角度精度が不十分になる。
As described above, when division is performed by analog calculation as shown in
また、特許文献2、特許文献3に示すようにアナログ信号をデジタル信号に変換してからデジタル演算を行う場合には、アナログデバイスに加えて、A/D変換器やメモリ、プロセッサ等のデジタルデバイスが必要となる。このため、装置の大型化や装置のコストアップとなる。
Also, as shown in
そこで、この発明の課題は、遠方からのリモートコントロール信号を受けるときのように到来する光の強度が小さい場合であっても、光の入射角を高精度に検出できる小型で安価な光角度検出装置を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to provide a small and inexpensive optical angle detection capable of detecting the incident angle of light with high accuracy even when the intensity of incoming light is small as when receiving a remote control signal from a distance. To provide an apparatus.
上記課題を解決するため、この発明の光角度検出装置は、
リモートコントロール信号を入射光の形態でそれぞれ受けて光電変換するとともに、上記リモートコントロール信号の入射角に応じて受光量が互いに相違するように、外部に対して遮光要素を介して互いに並べて配置された第1および第2の受光素子と、
上記第1、第2の受光素子の出力をそれぞれ増幅して第1、第2の信号を得る増幅器と、
上記第1の信号と第2の信号との比を求める除算器と
を備え、
この光角度検出装置が有すべき角度分解能を±Δθtargetとし、この光角度検出装置の最大検出角度に応じた定数をaとし、さらに、上記除算器の入力部に印加されるバイアス電流と上記第1、第2の信号による電流の和との比をrとしたとき、上記増幅器の増幅度は、
r < a・Δθtarget
なる関係を満たすように設定されていることを特徴とする。
In order to solve the above problems, the optical angle detection device of the present invention is:
Each remote control signal is received in the form of incident light and photoelectrically converted, and the light receiving amounts are different from each other according to the incident angle of the remote control signal, and are arranged side by side with a light shielding element to the outside. First and second light receiving elements;
An amplifier for amplifying outputs of the first and second light receiving elements to obtain first and second signals, respectively;
A divider for determining a ratio between the first signal and the second signal;
The angle resolution that the optical angle detection device should have is ± Δθ target, the constant corresponding to the maximum detection angle of the optical angle detection device is a, the bias current applied to the input unit of the divider and the first When the ratio of the first and second signals to the sum of currents is r, the amplification factor of the amplifier is
r <a · Δθtarget
It is set to satisfy the following relationship.
ここで「入射角」とは、上記第1および第2の受光素子の受光面に対する垂線(これを0°とする。)から測った角度を意味する。 Here, the “incident angle” means an angle measured from a perpendicular (this is 0 °) with respect to the light receiving surfaces of the first and second light receiving elements.
また、「最大検出角度」とは、この光角度検出装置が検出可能な最大の入射角を意味する。この最大検出角度は、上記第1および第2の受光素子と上記遮光要素との配置から定まる。 The “maximum detection angle” means the maximum incident angle that can be detected by the optical angle detection device. The maximum detection angle is determined from the arrangement of the first and second light receiving elements and the light shielding element.
また、角度分解能±ΔθtargetにおけるΔθtargetは正の値をとるものとする。 Further, Δθ target in the angular resolution ± Δθ target is assumed to be a positive value.
また、「遮光要素」とは、例えば第1および第2の受光素子の一部を覆うように設けられた遮光材、絞り窓などからなる。 The “light shielding element” includes, for example, a light shielding material, a diaphragm window, and the like provided so as to cover a part of the first and second light receiving elements.
また、「増幅器」は、入出力が電流、電圧いずれの場合も含む。 In addition, “amplifier” includes a case where input and output are both current and voltage.
この発明の光角度検出装置では、上記増幅器の増幅度は、
r < a・Δθtarget
なる関係を満たすように設定されているので、上記除算器の入力部に定常的に作用しているバイアス電流に比して十分大きな信号電流(つまり、上記第1、第2の信号による電流)を上記除算器の入力部に印加することができる。したがって、遠方からのリモートコントロール信号を受けるときのように到来する光の強度が小さい場合であっても、光の入射角を高精度に検出することができる。また、A/D変換器やメモリ、プロセッサ等のデジタルデバイスを設ける必要が無いので、この光角度検出装置は小型で安価に構成される。
In the optical angle detection device of the present invention, the amplification degree of the amplifier is
r <a · Δθtarget
Is set so as to satisfy the above relationship, the signal current is sufficiently larger than the bias current steadily acting on the input section of the divider (that is, the current due to the first and second signals). Can be applied to the input of the divider. Therefore, even when the intensity of incoming light is small as when receiving a remote control signal from a distance, the incident angle of light can be detected with high accuracy. Further, since there is no need to provide a digital device such as an A / D converter, a memory, or a processor, the optical angle detection device is small and inexpensive.
なお、上記第1、第2の受光素子が出力した光電流をそれぞれその電流値に応じた第1、第2の電圧信号に変換するI−V変換器を有し、上記増幅器は上記第1、第2の電圧信号を増幅するのが望ましい。そのようにした場合、上記増幅器として広く普及している市販のオペアンプを用いることができる。 The first and second light receiving elements have IV converters for converting the photocurrents output from the first and second light receiving elements into first and second voltage signals corresponding to the current values, respectively. It is desirable to amplify the second voltage signal. In such a case, a commercially available operational amplifier widely used as the amplifier can be used.
一実施形態の光角度検出装置は、上記第1、第2の信号に含まれる直流成分をそれぞれ実質的に低減するためのフィルタ回路を備えたことを特徴とする。 An optical angle detection device according to an embodiment includes a filter circuit for substantially reducing direct current components included in the first and second signals.
この一実施形態の光角度検出装置では、上記フィルタ回路によって、上記第1、第2の信号に含まれる直流成分がそれぞれ実質的に低減される。したがって、例えば屋外等の強い背景光が存在するような測定環境においても、正確な角度検出が可能となる。 In the optical angle detection device of this embodiment, the direct current components contained in the first and second signals are substantially reduced by the filter circuit. Therefore, accurate angle detection is possible even in a measurement environment where strong background light exists, such as outdoors.
なお、上記フィルタ回路は、上記直流成分に併せて、本来のリモートコントロール信号よりも周波数が低い低周波成分を低減しても良い。 The filter circuit may reduce a low frequency component having a frequency lower than that of the original remote control signal in addition to the direct current component.
一実施形態の光角度検出装置では、上記フィルタ回路は上記増幅器よりも後段に設けられていることを特徴とする。 In an optical angle detection device according to an embodiment, the filter circuit is provided at a stage subsequent to the amplifier.
この一実施形態の光角度検出装置では、上記増幅器により増幅される入力オフセット電圧が除去される。したがって、さらに正確な角度検出が可能となる。 In the optical angle detection device of this embodiment, the input offset voltage amplified by the amplifier is removed. Therefore, more accurate angle detection is possible.
一実施形態の光角度検出装置は、上記各受光素子が出力する光電流に基づいて上記リモートコントロール信号に対する背景光のレベルを検出して、上記背景光を相殺するように、上記各受光素子の出力部に上記背景光のレベルに相当する電流を作用させる背景光除去部を備えたことを特徴とする。 In one embodiment, the light angle detection device detects the background light level with respect to the remote control signal based on the photocurrent output from the light receiving elements, and cancels the background light. A background light removing unit that causes a current corresponding to the background light level to act on the output unit is provided.
この一実施形態の光角度検出装置では、背景光除去部は、上記各受光素子が出力する光電流に基づいて上記リモートコントロール信号に対する背景光のレベルを検出して、上記背景光を相殺するように、上記各受光素子の出力部に上記背景光のレベルに相当する電流を作用させる。この結果、屋外等の強い背景光が存在する環境下においても、その背景光が相殺される。したがって、上記各受光素子よりも後段に設けられた上記増幅器において出力が飽和することがなくなって、この光角度検出装置の使用範囲が大幅に拡大する。 In the light angle detection device of this embodiment, the background light removal unit detects the background light level with respect to the remote control signal based on the photocurrent output from each light receiving element, and cancels the background light. In addition, a current corresponding to the level of the background light is applied to the output portion of each light receiving element. As a result, the background light is canceled even in an environment where strong background light exists such as outdoors. Therefore, the output does not saturate in the amplifier provided downstream of the light receiving elements, and the range of use of the optical angle detection device is greatly expanded.
なお、電流を作用させるとは、電流を流し込むか、または引き抜くことを意味する。 In addition, applying an electric current means flowing in or drawing out an electric current.
一実施形態の光角度検出装置では、
上記除算器は、この除算器の入力部に上記第1、第2の信号によって印加される電流をそれぞれ対数圧縮する第1、第2の対数圧縮器と、上記第1の対数圧縮器の出力と上記第2対数圧縮器の出力との間の差分をとる減算器とからなり、
上記最大検出角度をθmaxとしたとき、上記aは
a < 7.5×10−5・θmax + 7.2×10−3
なる関係を満たすことを特徴とする。
In the light angle detection device of one embodiment,
The divider includes first and second logarithmic compressors for logarithmically compressing currents applied by the first and second signals to an input section of the divider, and an output of the first logarithmic compressor. And a subtractor that takes the difference between the output of the second logarithmic compressor,
When the maximum detection angle is θmax, the a is a <7.5 × 10 −5 · θmax + 7.2 × 10 −3.
It is characterized by satisfying the following relationship.
この一実施形態の光角度検出装置では、上記除算器は、いわゆるログアンプを用いた最も簡単なアナログ除算器として構成されている。このように、上記除算器がアナログ除算器として構成された場合でも、上記aが上述の
a < 7.5×10−5・θmax + 7.2×10−3
なる関係を満たすことによって、角度分解能と、最大検出角度との両方について最適の設定になる。
In the optical angle detection device of this embodiment, the divider is configured as the simplest analog divider using a so-called log amplifier. Thus, even when the divider is configured as an analog divider, the a is the above-described a <7.5 × 10 −5 · θmax + 7.2 × 10 −3.
By satisfying this relationship, an optimum setting is obtained for both the angular resolution and the maximum detection angle.
一実施形態の光角度検出装置は、
上記除算器または上記除算器の周囲の温度を検出する温度検出部と、
上記温度検出部が検出した温度に応じて、上記除算器の出力の温度依存性を相殺する補正を行う温度依存性補正部を備えたことを特徴とする。
The optical angle detection device of one embodiment
A temperature detector for detecting the temperature around the divider or the divider;
According to the temperature detected by the temperature detection unit, a temperature dependency correction unit that performs correction to cancel the temperature dependency of the output of the divider is provided.
一般的に言って、アナログ除算器ではその出力が温度により変化するため、角度検出精度の低下を招く傾向がある。ここで、この一実施形態の光角度検出装置では、温度検出部が上記除算器または上記除算器の周囲の温度を検出する。そして、温度依存性補正部は、上記温度検出部が検出した温度に応じて、上記除算器の出力の温度依存性を相殺する補正を行う。したがって、上記除算器が最も簡単なアナログ除算器として構成された場合であっても、入射角の検出精度をさらに高めることができるとともに、この光角度検出装置の使用範囲を大きく拡大することができる。 Generally speaking, the output of an analog divider varies with temperature, and tends to cause a decrease in angle detection accuracy. Here, in the light angle detection device of this embodiment, the temperature detection unit detects the temperature around the divider or the divider. Then, the temperature dependence correction unit performs correction to cancel out the temperature dependence of the output of the divider according to the temperature detected by the temperature detection unit. Therefore, even when the divider is configured as the simplest analog divider, the detection accuracy of the incident angle can be further increased, and the use range of the optical angle detector can be greatly expanded. .
一実施形態の光角度検出装置は、
上記第1の信号と第2の信号との和を求める加算器と、
上記第1の信号と第2の信号との差を求める減算器と
を備え、
上記除算器は上記加算器の出力と上記減算器の出力との比を求めるようになっており、
a < 1.5×10−4・θmax + 1.4×10−2
なる関係を満たすことを特徴とする。
The optical angle detection device of one embodiment
An adder for calculating a sum of the first signal and the second signal;
A subtractor for obtaining a difference between the first signal and the second signal;
The divider is designed to determine the ratio between the output of the adder and the output of the subtractor,
a <1.5 × 10 −4 · θmax + 1.4 × 10 −2
It is characterized by satisfying the following relationship.
この一実施形態の光角度検出装置では、上記除算器は上記加算器の出力と上記減算器の出力との比を求める。つまり、上記除算器は、上記第1の信号と第2の信号との和と上記第1の信号と第2の信号との差との比を求める。したがって、上記除算器が図16に示した回路で構成された場合でも、上記第1、第2の受光素子の出力をそのまま除算する場合に比べ、出力範囲が−1から+1に制限される。したがって、信号の出力電位を簡単に処理することができる。これとともに、温度検出部を設けなくても周囲温度に角度信号が影響されることがない。さらに、上記aが上述の
a < 1.5×10−4・θmax + 1.4×10−2
なる関係を満たすことによって、角度分解能、最大検出角度の両方について最適の設定となる。
In the light angle detection device of this embodiment, the divider determines a ratio between the output of the adder and the output of the subtractor. That is, the divider determines a ratio between the sum of the first signal and the second signal and the difference between the first signal and the second signal. Therefore, even when the divider is composed of the circuit shown in FIG. 16, the output range is limited to −1 to +1 compared to the case where the outputs of the first and second light receiving elements are divided as they are. Therefore, the output potential of the signal can be easily processed. At the same time, the angle signal is not affected by the ambient temperature without providing a temperature detection unit. Further, the a is the above-mentioned a <1.5 × 10 −4 · θmax + 1.4 × 10 −2
By satisfying this relationship, the optimum setting is obtained for both the angular resolution and the maximum detection angle.
一実施形態の光角度検出装置は、
上記フィルタ回路はバンドパスフィルタからなり、上記バンドパスフィルタの中心周波数は上記リモートコントロール信号の周波数と実質的に同一であり、
上記バンドパスフィルタよりも後段に、上記バンドパスフィルタの出力を一時的に保持して上記除算器へ転送するホールド回路を備えたことを特徴とする。
The optical angle detection device of one embodiment
The filter circuit comprises a bandpass filter, and the center frequency of the bandpass filter is substantially the same as the frequency of the remote control signal,
A hold circuit that temporarily holds the output of the bandpass filter and transfers it to the divider is provided at a stage subsequent to the bandpass filter.
この一実施形態の光角度検出装置では、上記フィルタ回路はバンドパスフィルタからなり、上記バンドパスフィルタの中心周波数は上記リモートコントロール信号の周波数と実質的に同一であるから、上記リモートコントロール信号の周波数以外の周波数を有するノイズ(入射光に含まれたノイズ、および電気回路により発生したノイズを含む。)を効果的に除去できる。したがって、さらに高精度の角度検出が可能となる。また、一般的に言って、狭帯域のバンドパスフィルタ通過後の信号は一つの周波数をもつ正弦波で出力され、角度信号を与えるのはそのピーク値(またはボトム値。以下同様。)である。バンドパスフィルタ通過後の信号が正弦波またはそれに近いものであるため、そのピークがくる時間を判断するのは非常に困難である。ここで、この一実施形態の光角度検出装置では、ホールド回路が上記バンドパスフィルタの出力を一時的に保持して上記除算器へ転送する。つまり、角度信号を与えるピーク値が或る程度の時間保持される。したがって、角度信号を的確に取り出すことができる。 In the optical angle detection device of this embodiment, the filter circuit is composed of a bandpass filter, and the center frequency of the bandpass filter is substantially the same as the frequency of the remote control signal. It is possible to effectively remove noise having a frequency other than (including noise included in incident light and noise generated by an electric circuit). Therefore, it is possible to detect the angle with higher accuracy. Generally speaking, a signal after passing through a narrow-band bandpass filter is output as a sine wave having one frequency, and an angle signal is given by its peak value (or bottom value; the same applies hereinafter). . Since the signal after passing through the band pass filter is a sine wave or a signal close to it, it is very difficult to determine the time when the peak comes. Here, in the optical angle detection device of this embodiment, the hold circuit temporarily holds the output of the bandpass filter and transfers it to the divider. That is, the peak value giving the angle signal is held for a certain period of time. Therefore, the angle signal can be accurately extracted.
なお、上記フィルタ回路は、上記リモートコントロール信号の周波数を含む限り、狭帯域のバンドパスフィルタであるのが望ましい。 The filter circuit is preferably a narrow bandpass filter as long as it includes the frequency of the remote control signal.
一実施形態の光角度検出装置は、
上記第1の信号と第2の信号との和を求める加算器と、
上記加算器の出力レベルが或る閾値以下であるとき上記除算器の出力を禁止する誤検出防止部と
を備えたことを特徴とする。
The optical angle detection device of one embodiment
An adder for calculating a sum of the first signal and the second signal;
And a false detection prevention unit for prohibiting the output of the divider when the output level of the adder is below a certain threshold value.
上述のように、この発明の光角度検出装置は、遠方からのリモートコントロール信号を受けるときのように到来する光の強度が小さい場合であっても、光の入射角を高精度に検出することができる。しかし、到来する光の強度が極端に小さくなると、上記除算器が求める上記第1の信号と第2の信号との比の分母値が極端に小さくなって、上記除算器の出力値が不安定になり、角度値の誤差が非常に大きくなる傾向が生ずる。ここで、この一実施形態の光角度検出装置では、加算器が上記第1の信号と第2の信号との和を求め、上記加算器の出力レベルが或る閾値以下であるとき、誤検出防止部が上記除算器の出力を禁止する。つまり、上記加算器の出力レベルが或る閾値以下であるような、到来する光の強度が極端に小さい場合は、測定エラーとして出力を遮断する。したがって、誤検出が無くなって、結果的に、入射角の検出精度をさらに高めることができる。 As described above, the light angle detection device of the present invention can detect the incident angle of light with high accuracy even when the intensity of incoming light is small, such as when receiving a remote control signal from a distance. Can do. However, when the intensity of incoming light becomes extremely small, the denominator value of the ratio between the first signal and the second signal obtained by the divider becomes extremely small, and the output value of the divider becomes unstable. Therefore, the angle value error tends to become very large. Here, in the optical angle detection device of this embodiment, when the adder calculates the sum of the first signal and the second signal, and the output level of the adder is below a certain threshold value, false detection is performed. The prevention unit prohibits the output of the divider. That is, when the intensity of incoming light is extremely small such that the output level of the adder is below a certain threshold, the output is cut off as a measurement error. Therefore, erroneous detection is eliminated, and as a result, the detection accuracy of the incident angle can be further increased.
一実施形態の光角度検出装置は、
上記増幅器は上記第1および第2の受光素子に対して共通に一つだけ設けられ、
上記第1および第2受光素子の出力を所定のタイミングで切り替えて上記増幅器に印加するスイッチ部と、
上記第1および第2の信号が同時に上記除算器に印加されるように、上記増幅器が出力した上記第1または第2の信号の少なくとも一方を一時的に保持して上記除算器へ転送するホールド部とを備えたことを特徴とする。
The optical angle detection device of one embodiment
Only one amplifier is provided in common for the first and second light receiving elements,
A switch unit that switches the outputs of the first and second light receiving elements at a predetermined timing and applies them to the amplifier;
Hold for temporarily holding at least one of the first or second signal output from the amplifier and transferring it to the divider so that the first and second signals are simultaneously applied to the divider. And a section.
この一実施形態の光角度検出装置では、上記スイッチ部による切り替えによって、或るタイミングでは上記第1の受光素子の出力が上記増幅器に印加され、上記増幅器によって上記第1の信号が出力される。例えばこの第1の信号がサンプルホールド部に一時的に保持される。上記タイミングに続く別のタイミングでは、上記スイッチ部による切り替えによって、上記第2の受光素子の出力が上記増幅器に印加され、上記増幅器によって上記第2の信号が出力される。この第2の信号が、上記サンプルホールド部に保持された第1の信号と同時に、上記除算器に印加される。そして、上記除算器が、同時に印加された上記第1の信号と第2の信号との比を求める。 In the optical angle detection device of this embodiment, the output of the first light receiving element is applied to the amplifier at a certain timing by switching by the switch unit, and the first signal is output by the amplifier. For example, the first signal is temporarily held in the sample hold unit. At another timing subsequent to the timing, the output of the second light receiving element is applied to the amplifier by switching by the switch unit, and the second signal is output by the amplifier. This second signal is applied to the divider simultaneously with the first signal held in the sample and hold unit. Then, the divider determines a ratio between the first signal and the second signal applied simultaneously.
この光角度検出装置は、上記増幅器が一つだけで済むので、回路構成が縮小されて小型で安価に構成される。 Since this optical angle detection device requires only one amplifier, the circuit configuration is reduced, and the device is small and inexpensive.
また、上記第1、第2の受光素子が出力した光電流をそれぞれその電流値に応じた第1、第2の電圧信号に変換するI−V変換器を有し、上記増幅器は上記第1、第2の電圧信号を増幅する場合は、上記増幅器と同様に、上記I−V変換器が一つだけで済む。したがって、さらに回路構成が縮小されて小型で安価に構成される。 And an IV converter that converts the photocurrents output from the first and second light receiving elements into first and second voltage signals corresponding to the current values, respectively, and the amplifier includes the first and second voltage signals. When amplifying the second voltage signal, only one IV converter is required as in the case of the amplifier. Therefore, the circuit configuration is further reduced, and the configuration is small and inexpensive.
この発明の電子機器は、上記発明の光角度検出装置を備えた電子機器である。 An electronic apparatus according to the present invention is an electronic apparatus provided with the light angle detection device according to the present invention.
この発明の電子機器では、上記光角度検出装置が出力する角度信号を用いて電子機器の運転を制御することができる。したがって、電子機器の応用範囲を拡大することができる。この電子機器としては、例えばエアコンディショナが挙げられる。リモートコントロール信号の入射角を検出して、エアコンディショナがリモートコントロール信号送信者の位置を検出することにより、リモートコントロール信号送信者の位置に対して最適化した室内温度の制御が可能となる。この結果、快適な生活空間を提供できるばかりでなく、無駄なスペースの空調を行う必要がなくなるので、省エネルギを図ることも可能である。 In the electronic device of the present invention, the operation of the electronic device can be controlled using the angle signal output from the light angle detection device. Therefore, the application range of electronic equipment can be expanded. As this electronic device, an air conditioner is mentioned, for example. By detecting the incident angle of the remote control signal and the air conditioner detects the position of the remote control signal sender, the room temperature optimized for the position of the remote control signal sender can be controlled. As a result, not only can a comfortable living space be provided, but there is no need to air-condition a useless space, so that energy saving can be achieved.
以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the illustrated embodiments.
図1Aは、リモートコントロール送信機1と、本発明の一実施形態の光角度検出装置2とが組み合わせて用いられる態様を、リモートコントロール送信機1が移動する面に対して垂直な方向から見たところを示している。リモートコントロール送信機1はリモートコントロール信号を光信号として送信し、光角度検出装置2はそのリモートコントロール信号を入射光の形態で受ける。光角度検出装置2が検出すべき光の到来方向は、光角度検出装置2(の受光素子)に対する垂線NLから測った入射角θとして定められる。Δθは光角度検出装置2の角度分解能を示している。なお、図1A中の符号1′は、リモートコントロール送信機1が或る角度θからΔθだけずれたときの位置を示している。
FIG. 1A shows an aspect in which a
図1B中の上段VVには、図1Aにおけるのと同じ方向から見たときの、光角度検出装置2における受光素子部の配置を示している。図1B中の中段HVには、上段VVのものを上方から見たところを示している。これらから分かるように、光角度検出装置2は、遮光要素としての遮光板3a,3bと、第1の受光素子としてのフォトダイオード4aと、第2の受光素子としてのフォトダイオード4bとを含んでいる。フォトダイオード4a,4bは、外部に対してそれぞれ遮光板3a,3bを介して、同一の平面内に互いに並べて配置されている。フォトダイオード4a,4bは、この例ではそれぞれ正方形の受光面を有し、各受光面の一辺の長さはlに設定されている。遮光板3a,3bの寸法は、リモートコントロール送信機1が移動する面に沿った方向に関して、それぞれ対応するフォトダイオード4a,4bの半分を覆うようにl/2に設定され、その方向に垂直な方向に関してそれぞれフォトダイオード4a,4bの辺寸法と同様にlに設定されている。フォトダイオード4a,4bは、リモートコントロール信号を入射光の形態でそれぞれ受けて光電変換し、それぞれ電流信号を出力する。
The upper stage VV in FIG. 1B shows the arrangement of the light receiving element portions in the light
図1B中の上段VVに示すθmaxは、この光角度検出装置2の最大検出角度を表している。θmaxについては、後に詳述する。
Θmax shown in the upper stage VV in FIG. 1B represents the maximum detection angle of the light
この例では、図1Bにおいて、左側の遮光板3aは左側のフォトダイオード4aの左半分に正対し、右側の遮光板3bは右側のフォトダイオード4bの右半分に正対している。これにより、上記リモートコントロール信号の入射角θに応じて、フォトダイオード4a,4bの受光量が互いに相違するようになっている。なお、遮光板3a,3bは、それぞれフォトダイオード4a,4bの左半分、右半分に必ずしも正対する必要はなく、光の入射角θの変化に応じて、一方のフォトダイオードに入射する光線量が減少したとき、もう一方のフォトダイオードに入射する光線量が増大するように配置されていればよい。
In this example, in FIG. 1B, the left
図1B中の下段には、光角度検出装置2の回路部のブロック構成を示している。光角度検出装置2の回路部は、大別して、フォトダイオード4a,4bの出力を増幅する受光信号部5と、受光信号部5の出力を演算して光の入射角に応じた角度信号SigAを得る演算部6とを含んでいる。
The lower part of FIG. 1B shows a block configuration of a circuit unit of the light
この例では、受光信号部5は、フォトダイオード4aの出力を増幅する第1回路部5aと、フォトダイオード4bの出力を増幅する第2回路部5bとを含んでいる。第1回路部5aは、フォトダイオード4aが出力する電流信号を電圧信号に変換するI−V変換器11と、I−V変換器11の出力を適切な信号強度に増幅する増幅器21と、増幅器21が出力した電圧信号を濾波するフィルタ回路としてのバンドパスフィルタ(以下「BPF」という。)31と、このBPF31を通過した信号を保持するホールド回路としてのホールド器41とを、この順に備えている。同様に、第2回路部5bは、フォトダイオード4bが出力する電流信号を電圧信号に変換するI−V変換器12と、I−V変換器12の出力を適切な信号強度に増幅する増幅器22と、増幅器22が出力した電圧信号を濾波するフィルタ回路としてのBPF32と、このBPF32を通過した信号を保持するホールド回路としてのホールド器42とを、この順に備えている。第1回路部5aの各要素11,21,31,41と第2回路部5bの各要素12,22,32,42とは、互いに同じ性能のものが用いられている。第1回路部5aの出力、第2回路部5bの出力(いずれも電圧信号である。)をそれぞれ第1の信号、第2の信号と呼ぶ。
In this example, the light reception signal unit 5 includes a
演算部6は、図14または図16のいずれかのタイプの回路構成を有する除算器61を備えている。除算器61の入力部に印加された第1の信号と第2の信号は一旦抵抗で電流信号に変換される。除算器61は、第1の信号と第2の信号との比を求め、求めた比を角度信号SigAとして出力する。角度信号SigAは、実質的に、フォトダイオード4a,4bに対する光の入射角θに応じたものである。
The arithmetic unit 6 includes a
図14や図16で代表的な除算器の回路を示して説明したように、図1B中の除算器61の入力部へ入力される2つの信号には常に或る大きさ(光信号の強度によらずほぼ一定)のバイアス電流7a,7bが作用し、このバイアス電流7a,7bが除算器61の出力(角度信号SigA)に誤差を発生させる可能性がある。この誤差量について詳細に検討する。なお、除算器61の入力部に作用するバイアス電流7a,7bをIbiasと表すものとする。
As shown in FIG. 14 and FIG. 16 showing a typical divider circuit, the two signals inputted to the input section of the
図1B上段に点線で示す光線のように、リモートコントロール信号が入射角θで入射するとき、フォトダイオード4a,4bが出力する光電流の強度は、フォトダイオード4a,4bの受光量、したがってフォトダイオードが照射される領域の面積に比例し、それぞれ次のように表される。
フォトダイオード4aによる光電流強度 : l/2 − d・tanθ
フォトダイオード4bによる光電流強度 : l/2 + d・tanθ
When the remote control signal is incident at an incident angle θ as shown by the dotted line in the upper part of FIG. 1B, the intensity of the photocurrent output from the
Photocurrent intensity by the
Photocurrent intensity from the
ここで、フォトダイオード4a,4bの出力(光電流)に対する上記第1回路部5a、第2回路部5bの実質的な電流増幅度をそれぞれαとすると、第1回路部5a、第2回路部5bからそれぞれ除算器61の入力部へ入力される信号電流の強度I1,I2は、次式(10)のように表される。
I1 = α(l/2 − d・tanθ)
I2 = α(l/2 + d・tanθ) …(10)
Here, when the substantial current amplification degree of the
I1 = α (l / 2−d · tan θ)
I2 = α (l / 2 + d · tan θ) (10)
除算器61へ入力されるバイアス電流Ibiasと上記第1回路部5a、第2回路部5bからの信号電流I1,I2の和との比(以下「バイアス電流比」という。)をrとしたとき、Ibiasは次式(11)のように表される。
Ibias = r・(I1+I2)
= r・α・l …(11)
When the ratio of the bias current Ibias input to the
Ibias = r · (I1 + I2)
= R · α · l (11)
除算器61が図14に示したようなログアンプを用いたタイプの除算器である場合、式(7)、式(10)、式(11)を参考にして、除算器61の出力SigAとしてのVoutは、次式(12)のように電流増幅率αに依存しない形で表される。
When the
ここで、図1B上段に示した幾何的関係より、最大検出角度θmaxは例えばフォトダイオード4a,4bの一辺の長さlと、遮光板3aとフォトダイオード4a,4bとの間の距離dを用いて、次式(13)のように表される。
tan(θmax) = l/2d …(13)
Here, from the geometrical relationship shown in the upper part of FIG. 1B, the maximum detection angle θmax uses, for example, the length l of one side of the
tan (θmax) = l / 2d (13)
一例として、l=1mm、d=0.19mmのとき、式(13)よりθmax=69°である。 As an example, when l = 1 mm and d = 0.19 mm, θmax = 69 ° from equation (13).
図2は、実際の光の入射角θと、式(12)で表される角度信号SigA(ここではVout)との関係を示している。図2の関係は、バイアス電流比r=0.05、最大検出角度θmax=69°という条件下のものである。図2中に示す太線ln(I1/I2)は、Ibiasが存在しないときの、理想的な線を表している。参照記号「+/+」「+/−」「−/+」「−/−」は式(12)中のバイアス電流Ibiasの符号を示している。詳しくは、それぞれの参照記号における分子の符号は式(12)の分子中の符号に対応し、それぞれの参照記号における分母の符号は式(12)の分母中の符号に対応している。図2から分かるように、この条件での角度分解能Δθは約30°になってしまう。図3は、このようにして得られたバイアス電流比rとそれから決定される角度分解能Δθとの関係を、最大検出角度θmaxをパラメータとして示している。図3から分かるように、最大検出角度θmaxが大きくなると、同じバイアス電流比rであっても角度分解能Δθが大きくなって、角度検出精度が低下する。図3中に記載のfit_69、fit_64、fit_60は、それぞれθmax=69°、64°、60°の場合に、バイアス電流比rと角度分解能Δθとの関係を直線近似して求めた直線を示している。図4は、この場合における、最大検出角度θmaxと、これらの直線fit_69、fit_64、fit_60aの勾配(の逆数)aとの関係(fit_a)を示している。これらの結果から、光角度検出装置2が有すべき所望の角度分解能が±Δθtargetである場合、最大検出角度θmaxに応じた定数aを用いて、次式(14)に示す
r < a・Δθtarget …(14)
なる関係を満たすことが望ましい。この式(14)の関係を満たせば、光角度検出装置2は、バイアス電流比がrであるとき、その所望の角度分解能±Δθtargetを有することができるからである。具体的には、上記式(14)の関係を満たすように、増幅器21,22のゲインや発光素子の光量、受光レンズ、除算器61の入力部の抵抗値、送受信間距離の仕様を総合的に設定するようにすればよい。
FIG. 2 shows the relationship between the actual incident angle θ of light and the angle signal SigA (here, Vout) expressed by Expression (12). The relationship in FIG. 2 is under the condition that the bias current ratio r = 0.05 and the maximum detection angle θmax = 69 °. A thick line ln (I1 / I2) shown in FIG. 2 represents an ideal line when Ibias does not exist. Reference symbols “+ / +”, “+/−”, “− / +”, and “− / −” indicate signs of the bias current Ibias in the equation (12). Specifically, the sign of the numerator in each reference symbol corresponds to the sign in the numerator of Equation (12), and the sign of the denominator in each reference symbol corresponds to the sign in the denominator of Equation (12). As can be seen from FIG. 2, the angular resolution Δθ under this condition is about 30 °. FIG. 3 shows the relationship between the bias current ratio r thus obtained and the angular resolution Δθ determined therefrom using the maximum detection angle θmax as a parameter. As can be seen from FIG. 3, when the maximum detection angle θmax increases, the angle resolution Δθ increases even at the same bias current ratio r, and the angle detection accuracy decreases. In FIG. 3, fit_69, fit_64, and fit_60 indicate straight lines obtained by linearly approximating the relationship between the bias current ratio r and the angular resolution Δθ when θmax = 69 °, 64 °, and 60 °, respectively. Yes. FIG. 4 shows a relationship (fit_a) between the maximum detection angle θmax and the gradient (reciprocal number) a of these straight lines fit_69, fit_64, and fit_60a in this case. From these results, when the desired angular resolution that the optical
It is desirable to satisfy this relationship. This is because the optical
また、上述の結果から、角度分解能Δθと最大検出角度θmax(いずれも単位:°)について、上記aの値は次式(15)に示す関係を満たすのが望ましい。
a < 7.5×10−5・θmax + 7.2×10−3 …(15)
Further, from the above results, it is desirable that the value of the above a satisfies the relationship expressed by the following equation (15) with respect to the angular resolution Δθ and the maximum detection angle θmax (both units: °).
a <7.5 × 10 −5 · θmax + 7.2 × 10 −3 (15)
この式(15)の関係を満たせば、角度分解能Δθ、最大検出角度θmaxの両方について最適の設定となる。 If the relationship of the equation (15) is satisfied, the setting is optimal for both the angular resolution Δθ and the maximum detection angle θmax.
次に、除算器61が図16に示したようなタイプの除算器である場合について説明する。この場合、除算器61の2系統の入力部に第1の信号、第2の信号(信号電流の強度I1,I2)をダイレクトに接続すると、光の入射角θが大きいときはどちらかの出力が限りなく小さくなり、角度信号SigAのダイナミックレンジが非常に大きくなってしまうため、不利である。そこで、公知の一般的な手法に従って、第1の信号と第2の信号との和(和信号)を図示しない加算器によって求めるとともに、第1の信号と第2の信号との差(差信号)を図示しない減算器によって求める。そして、除算器61は、上記差信号を分子、上記和信号を分母とした割り算を行って商を求めるものとする。式(10)より、上記和信号と差信号はそれぞれ次式(16)のように表される。
I1 + I2 = α・l
I1 − I2 = −2α・d・tanθ …(16)
となる。このようにした場合、式(9)、式(10)、式(11)を参考にして、除算器61の出力SigAとしてのIoutは、次式(17)のように表される。
Next, the case where the
I1 + I2 = α · l
I1−I2 = −2α · d · tanθ (16)
It becomes. In such a case, Iout as the output SigA of the
ここで、式(17)の2行目は、リファレンス電流I0をバイアス電流Ibiasより十分大きくなるように設定(I0>>rαl)して、Ioutが電流増幅率αに依存しないようにしたものである。 Here, the second line of Expression (17) is such that the reference current I0 is set to be sufficiently larger than the bias current Ibias (I0 >> rαl) so that Iout does not depend on the current amplification factor α. is there.
図5は、実際の光の入射角θと、式(17)で表される角度信号SigA(ここではIout)との関係を示している。図5の関係は、図2におけるのと同様に、l=1mm、d=0.19mm、バイアス電流比r=0.05、最大検出角度θmax=69°という条件下のものである。図5中に示す太線ln(I1/I2)は、Ibiasが存在しないときの、理想的な線を表している。参照記号「+/+」「+/−」「−/+」「−/−」は、図2と同様に、式(17)中のバイアス電流Ibiasの符号を示している。図5から分かるように、この条件での角度分解能Δθは約15°である。図6は、図3と同様に、このようにして得られたバイアス電流比rとそれから決定される角度分解能Δθとの関係を、最大検出角度θmaxをパラメータとして示している。図6から分かるように、最大検出角度θmaxが大きくなると、同じバイアス電流比rであっても角度分解能Δθが大きくなって、角度検出精度が低下する。図6中に記載のfit_69、fit_64、fit_60は、それぞれθmax=69°、64°、60°の場合に、バイアス電流比rと角度分解能Δθとの関係を直線近似して求めた直線を示している。図7は、この場合における、最大検出角度θmaxと、これらの直線fit_69、fit_64、fit_60aの勾配(の逆数)aとの関係(fit_a)を示している。これらの結果から、光角度検出装置2が有すべき所望の角度分解能が±Δθtargetである場合、最大検出角度θmaxに応じた定数aを用いて、既述の式(14)に示した
r < a・Δθtarget
なる関係を満たすことが望ましい。この式(14)の関係を満たせば、光角度検出装置2は、バイアス電流比がrであるとき、その所望の角度分解能±Δθtargetを有することができるからである。
FIG. 5 shows the relationship between the actual incident angle θ of light and the angle signal SigA (here, Iout) expressed by Expression (17). The relationship of FIG. 5 is under the conditions of l = 1 mm, d = 0.19 mm, bias current ratio r = 0.05, and maximum detection angle θmax = 69 °, as in FIG. A thick line ln (I1 / I2) shown in FIG. 5 represents an ideal line when Ibias does not exist. Reference symbols “+ / +”, “+/−”, “− / +”, and “− / −” indicate the signs of the bias current Ibias in the equation (17), as in FIG. As can be seen from FIG. 5, the angular resolution Δθ under this condition is about 15 °. FIG. 6 shows the relationship between the bias current ratio r thus obtained and the angular resolution Δθ determined therefrom using the maximum detection angle θmax as a parameter, as in FIG. As can be seen from FIG. 6, when the maximum detection angle θmax increases, the angle resolution Δθ increases even at the same bias current ratio r, and the angle detection accuracy decreases. 6, fit_69, fit_64, and fit_60 indicate straight lines obtained by linearly approximating the relationship between the bias current ratio r and the angular resolution Δθ when θmax = 69 °, 64 °, and 60 °, respectively. Yes. FIG. 7 shows a relationship (fit_a) between the maximum detection angle θmax and the gradient (reciprocal number) a of these straight lines fit_69, fit_64, and fit_60a in this case. From these results, when the desired angular resolution that the optical
It is desirable to satisfy this relationship. This is because the optical
また、上述の結果から、角度分解能Δθと最大検出角度θmax(いずれも単位:°)について、上記aの値は次式(18)に示す関係を満たすのが望ましい。
a < 1.5×10−4・θmax + 1.4×10−2 …(18)
Further, from the above results, it is desirable that the value a satisfies the relationship expressed by the following equation (18) with respect to the angular resolution Δθ and the maximum detection angle θmax (both in units of degrees).
a <1.5 × 10 −4 · θmax + 1.4 × 10 −2 (18)
この式(15)の関係を満たせば、角度分解能Δθ、最大検出角度θmaxの両方について最適の設定となる。 If the relationship of the equation (15) is satisfied, the setting is optimal for both the angular resolution Δθ and the maximum detection angle θmax.
図3と図5とを比較して明らかなように、除算器61を図14に示したタイプの回路構成とするよりも図16に示したタイプの回路構成とした方が、角度分解能Δθが改善される。除算器61を構成する素子数は、図14に示したタイプの除算器に比して図16に示したタイプの除算器の方が多くなる。
As apparent from comparison between FIG. 3 and FIG. 5, the angular resolution Δθ is greater when the
また、式(12)と式(17)を比較して明らかなように、図16に示したタイプの除算器は温度依存性が(理論上)存在しないが、図14に示したタイプの除算器は式(12)で示されるように温度に比例して角度信号SigAが増減する。このため、除算器61を図14に示したタイプの回路構成とした場合は、図1B中に示すように、演算部6に、除算器61またはその周囲の温度を検出する温度検出部としての温度センサ62と、温度センサ62が検出した温度に応じて、除算器61の出力の温度依存性を相殺する補正を行う温度依存性補正部としての補正回路63を設けても良い。これにより、除算器62が最も簡単なアナログ除算器として構成された場合であっても、入射角θの検出精度をさらに高めることができるとともに、この光角度検出装置2の使用範囲を大きく拡大することができる。除算器61を図14に示したタイプの回路構成とした場合は、温度センサ62や補正回路63を省略しても良い。
Further, as apparent from the comparison between the equations (12) and (17), the divider of the type shown in FIG. 16 has no temperature dependency (theoretically), but the divider of the type shown in FIG. As shown in equation (12), the angle signal SigA increases or decreases in proportion to the temperature. For this reason, when the
除算器61の回路構成については、光角度検出装置2が必要とする温度依存性や角度分解能、さらにコストを勘案して、図14または図16のいずれのタイプの回路構成とするかを選択するのが望ましい。
Regarding the circuit configuration of the
図1Bに関して述べたように、フォトダイオード4a,4bの出力はI−V変換器11,12により電流信号から電圧信号へ変換され、増幅器21,22により増幅されて電圧信号として出力される。この過程でリモートコントロール信号(一般に矩形波信号である。)の基準電位に対し、少なからずオフセット電圧が生じる。このオフセット電圧が第1、第2の信号に含まれてそのまま除算器61に入力されると、除算器61の入力部の抵抗で電流変換されてバイアス電流となるので、角度分解能Δθを低下させる要因となる。そこで、増幅器21,22よりも後段(この例では次段)に、フィルタ回路としてのBPF31,32が設けられている。BPF31,32は、増幅器21,22の出力に含まれた直流(DC)成分をカットする。また、BPF31,32が通過させる中心周波数をリモートコントロール信号の発振周波数と同一に設定しておくことにより、リモートコントロール信号以外のノイズ成分はカットされるため、最適となる。増幅器61よりも後段にフィルタ回路を設けているので、オフセット電圧がこれ以上増幅されることはない。これにより、除算器61に入力されるバイアス電流を効果的に低減できる。したがって、さらに正確な角度検出が可能となる。
As described with reference to FIG. 1B, the outputs of the
一般的にリモートコントロール信号の波形は矩形波であるが、BPF31,32においてその中心周波数近辺のみの信号が通過するため、BPF31,32を通過した後は信号の波形は正弦波となる。正弦波は絶えずその強度が変化するため、角度を検出するタイミングを決定するのが非常に困難である。そこで、BPF31,32よりも後段に、ピークホールド回路に代表されるようなホールド器41,42が設けられている。これらのホールド器41,42が、信号のピーク値を或る程度の時間保持することによって、角度信号を的確に取り出すことができる。したがって、さらに正確な角度検出が可能となる。
Generally, the waveform of the remote control signal is a rectangular wave, but since the signal only around the center frequency passes through the BPFs 31 and 32, the signal waveform becomes a sine wave after passing through the BPFs 31 and 32. Since the intensity of the sine wave constantly changes, it is very difficult to determine the timing for detecting the angle. Therefore, hold
図8は、図1Bにおけるフォトダイオード4(4は4a,4bを総称する。)の周辺を改良した回路構成を示している。この例では、フォトダイオード4が出力した光電流を電圧信号に変換する第2のI−V変換器13と、その電圧信号のDCレベルを検出するレベル検出回路14と、そのDCレベルを相殺するようにフォトダイオード4にDC電流を流入させる定電流源8とが設けられている。第2のI−V変換器13はこの例では抵抗からなる。レベル検出回路14は、公知のボトムホールド回路からなる。定電流源8は、公知のカレントミラー回路を用いて簡単に構成される。ここでは詳細な構成の記載は省略する。図8中の付加された要素13、14、8は、背景光除去部を構成する。
FIG. 8 shows a circuit configuration in which the periphery of the
リモートコントロール送信機1が操作される環境には、太陽光などの強い背景光が存在する場合がある。このような場合に、リモートコントロール信号に併せてそのまま背景光の信号を増幅器21,22が増幅すると、強大な背景光による光電流が後段に流れ込んでS/N(信号対ノイズ比)を低下させるとともに、増幅器21,22などを飽和させる要因となる。そこで、図8に示すような背景光除去部を設けるのが望ましい。レベル検出回路14は、リモートコントロール信号に対する背景光のレベルを上記DCレベルとして検出する。定電流源8は、上記背景光を相殺するように、フォトダイオード4の出力部(この例ではカソード)に、上記DCレベルすなわち背景光のレベルに相当する電流を作用させる。これにより、フォトダイオード4の出力から背景光のレベルを除去することができる。したがって、S/Nを改善できるとともに、背景光により増幅器21,22などが飽和してしまうことを防止できる。したがって、この光角度検出装置の使用範囲が大幅に拡大する。
In an environment where the
図9は、光角度検出装置2の回路部の変形例を示している。この変形例では、図1B中に示した回路部に比して、BPF31,32の出力同士を加算する加算器58と、加算器58の出力を或る閾値と比較する比較器59を備えた点が異なっている。比較器59は、誤検出防止部を構成し、加算器58の出力レベルが閾値以上であるときはH(高)レベル、加算器58の出力レベルが閾値以下であるときはL(低)レベルの信号をエラー信号SigEとして出力する。そして、エラー信号SigEがHレベルであるとき演算部6の出力が許容される一方、エラー信号SigEがLレベルであるとき演算部6の出力が禁止されるようになっている。
FIG. 9 shows a modification of the circuit unit of the light
リモートコントロール信号として到来する光の強度が極端に小さくなると、除算器61が求める第1の信号と第2の信号との比の分母値が極端に小さくなって、除算器61の出力値が不安定になり、角度値の誤差が非常に大きくなる傾向が生ずる。また、式(14)や式(15)、式(18)を満たさなくなる場合がある。そこで、図9に示すような構成により、加算器58の出力レベルが閾値以下でエラー信号SigEがLレベルになったとき、演算部6の出力を禁止する。つまり、リモートコントロール信号として到来する光の強度が極端に小さい場合は、測定エラーとして出力を遮断する。したがって、誤検出が無くなって、結果的に、入射角の検出精度をさらに高めることができ、所望の角度分解能を確実に得ることができる。
When the intensity of the light arriving as the remote control signal becomes extremely small, the denominator value of the ratio between the first signal and the second signal obtained by the
なお、図9の例では、加算器58はBPF31,32の出力同士を加算するものとしたが、ホールド器41,42の出力同士を加算するようにしても良い。
In the example of FIG. 9, the
図10は、光角度検出装置2の回路部の別の変形例を示している。この変形例では、図1B中に示した回路部に比して、フォトダイオード4a,4bに対して共通に、I−V変換器11、増幅器21、BPF31、ホールド器41が一つずつ設けられている点が基本的に異なっている。また、フォトダイオード4a,4bとI−V変換器11との間にスイッチ部としてのスイッチ51が介挿されている。ホールド器41よりも後段にスイッチ52とサンプルホールド部53が設けられている。
FIG. 10 shows another modification of the circuit unit of the light
スイッチ51は、フォトダイオード4a,4bの出力を所定のタイミングで切り替えてI−V変換器11に入力する。或るタイミングではフォトダイオード4aの出力がI−V変換器11を介して増幅器21に印加され、増幅器21によって増幅される。増幅器21の出力はBPF31、ホールド器41によって波形成形される。この波形成形後の第1の信号は、スイッチ52による切り替えによって、サンプルホールド部53に一時的に保持される。上記タイミングに続く別のタイミングでは、スイッチ51による切り替えによって、フォトダイオード4bの出力がI−V変換器11を介して増幅器21に印加され、増幅器21によって増幅される。増幅器21の出力はBPF31、ホールド器41によって波形成形される。この波形成形後の第2の信号が、サンプルホールド部53に保持された第1の信号と同時に、除算器61に印加される。そして、除算器61が、同時に印加された上記第1の信号と第2の信号との比を求めて、角度信号SigAとして出力する。
The
一般的なリモートコントロール信号は、図11Aおよび図11Bに例示するように、数10kHzのバースト信号とその複数周期からなるコード信号からなる。図11Aは約38kHzのバースト信号を示し、図11Bは複数群のコード信号を示している。なお、図11Aは図11Bの一部を時間軸(横軸)に関して拡大して示している。例えば、リモートコントロール信号のうち第1群のコード信号(0〜約0.07秒)が検出されたとき、図10中に示したスイッチ51はフォトダイオード4aとI−V変換器11とを接続し、スイッチ52はホールド器41とサンプルホールド部53とを接続する。この第1群のコード信号により、フォトダイオード4aの出力に基づく第1の信号がサンプルホールド部53に記憶される。次に、図11B中に示す第2群のコード信号(約0.13秒〜約0.2秒)が検出されたとき、図10中に示したスイッチ51はフォトダイオード4bとI−V変換器11とを接続し、スイッチ52はホールド器41と除算器61とを接続する。
As illustrated in FIGS. 11A and 11B, a general remote control signal includes a burst signal of several tens of kHz and a code signal composed of a plurality of cycles thereof. FIG. 11A shows a burst signal of about 38 kHz, and FIG. 11B shows a plurality of groups of code signals. 11A shows a part of FIG. 11B in an enlarged manner with respect to the time axis (horizontal axis). For example, when a first group code signal (0 to about 0.07 seconds) is detected among the remote control signals, the
このようにした場合、I−V変換器11、増幅器21、BPF31、ホールド器41をそれぞれ一つずつで構成でき、光角度検出装置2を小型化することができる。
In such a case, each of the
なお、スイッチ51,52の切り替えを制御する信号は、例えば図9に示したエラー信号SigEを用いて作成すると好適である。例えば、図11B中に示す第1群のコード信号(0〜約0.07秒)が検出されている期間、それに続くブランク期間(約0.07秒約0.13秒)、第2群のコード信号(約0.13秒〜約0.2秒)が検出される期間は、それぞれエラー信号SigEが概ねHレベル、Lレベル、Hレベルのように遷移する(バースト信号を無視している。)。このようなエラー信号SigEのレベルの遷移に応じて、例えばエラー信号SigEがHレベルになる毎にスイッチ51,52を切り替えるようにすれば良い。
Note that the signal for controlling the switching of the
また、この光角度検出装置2は、様々な電子機器に搭載され得る。上記光角度検出装置2が出力する角度信号SigAを用いて電子機器の運転を制御することによって、電子機器の応用範囲を拡大することができる。
The light
図12Aは、光角度検出装置2をエアコンディショナ等の空調制御機器109に搭載した場合の態様を示している。ここで空調制御機器109とは、エアコンディショナや扇風機、冷風扇、ハロゲンヒータ、ファンヒータなどの暖房、冷房機器や空気清浄器などである。光角度検出装置2は、空調制御機器109の前面付近に、フォトダイオード4a,4bの受光面を前方へ向けた状態で取り付けられている。なお、NLはフォトダイオード4a,4bの受光面に対する垂線を示している(以下同様。)。この場合、人110がリモートコントロール送信機1を手に持って操作し、空調制御機器109へ向けてリモートコントロール信号を送信する。すると、光角度検出装置2が入射角θ、すなわち空調制御機器109に対して人110が存在する方向を検出して、それを表す角度信号を出力する。この角度信号により、空調制御機器109は、人110の近辺のみ制御エリア111として温度制御を行うことが可能となる。したがって、人110の快適性を向上させるばかりでなく、余分なエリアの温度制御を行う必要がないので、省エネルギの効果を期待できる。
FIG. 12A shows a mode in which the light
図12Bは、光角度検出装置2をテレビ受像機等の映像機器112に搭載した場合の態様を示している。ここで映像機器112とはテレビ受像機、液晶プロジェクタ、PCモニタなどである。光角度検出装置2は、映像機器112の前面付近に、フォトダイオード4a,4bの受光面を前方へ向けた状態で取り付けられている。この場合、人110がリモートコントロール送信機1を手に持って操作し、映像機器112へ向けてリモートコントロール信号を送信する。すると、光角度検出装置2が入射角θ、すなわち映像機器112に対して人110が存在する方向を検出して、それを表す角度信号を出力する。この角度信号により、映像機器112は表示画面を人110が存在する方向へ向けることができる。したがって、人110は、最適な状態で映像を鑑賞することができる。また、人110が存在する方向に最も適した色調、輝度で映像を写すことができる。したがって、人110が快適であるばかりでなく、映像機器112の省エネルギの効果を期待することができる。
FIG. 12B shows a mode in which the light
また、近年、映像機器112の一つとしてデュアルビュー液晶を搭載したカーナビゲーションシステム(図12B中のものとは外観イメージが異なる。)が開発されている。このカーナビゲーションシステムでは、運転者と助手席搭乗者から見える映像が異なる。光角度検出装置2をこのようなカーナビゲーションシステムに搭載した場合には、助手席搭乗者がリモートコントロール送信機1を手に持って操作し、そのシステムへリモートコントロール信号を送信する。例えばボリュームアップを指示するリモートコントロール信号を受けたとき、そのシステムは助手席搭乗者から見える映像に合わせた音声を大きくすることができる。このようにした場合、カーナビゲーションシステムの利便性を大きく高めることができる。
In recent years, a car navigation system equipped with a dual view liquid crystal (appearance image is different from that in FIG. 12B) has been developed as one of the
図12Cは、光角度検出装置2をカメラ機器113のためのステージ114に搭載した態様を示している。ここで、カメラ機器113は銀塩カメラ、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラなどである。ステージ114は、三脚等に取り付けられ、図示しない鉛直軸の周りにカメラ機器113を回転させる機構を有している。光角度検出装置2は、ステージ114の前縁付近に、フォトダイオード4a,4bの受光面を前方へ向けた状態で取り付けられている。この場合、人110がリモートコントロール送信機1を手に持って操作し、映像機器112へ向けてリモートコントロール信号を送信する。すると、光角度検出装置2がカメラ機器13に対して人110が存在する方向を検出して、それを表す角度信号を出力する。この角度信号により、ステージ114はカメラ機器113を人110が存在する方向へ向けることができる。したがって、撮影エリア115を所望のエリアに自動で合わせることができ、人110が自分自身を撮影するのに付随する作業を大幅に低減できる。また、リモートコントロール信号によってカメラ機器113の自動シャッタを操作するようにすると、一層便利である。
FIG. 12C shows a mode in which the light
図13Aは、光角度検出装置2の受光素子部の変形例を示している。この変形例では、受光素子としての四つのフォトダイオード4A,4B,4C,4Dが、同一平面(図13Aの紙面)に沿って縦横に2次元的に並んで配置されている。なお、図13Aは、フォトダイオード4A,4B,4C,4Dの受光面に対して垂直な方向から見た図である。これらのフォトダイオード4A,4B,4C,4Dの上方には、それぞれ遮光要素としての遮光板3A,3B,3C,3Dが配置されている。遮光板3A,3B,3C,3Dは、それぞれL字状に形成され、対応するフォトダイオード4A,4B,4C,4Dの受光面の3/4の面積に相当する部分(斜線で示す。)を覆っている。フォトダイオード4A,4B,4C,4Dの受光面の1/4の面積に相当する部分(白地で示す。)は、外部に対して面している。フォトダイオード4A,4B,4C,4Dと遮光板3A,3B,3C,3Dとは、上下方向(図13Aの紙面に対して垂直な方向)に関して一定の距離dだけ離間している。
FIG. 13A shows a modification of the light receiving element portion of the light
このような受光素子部を備えた場合、例えば横に並ぶフォトダイオード4A,4Bの出力(またはフォトダイオード4C,4Dの出力)を、図1B中の下段に示したのと同じ回路部5,6によって処理することにより、一方向の角度を検出することができる。また、例えば縦に並ぶフォトダイオード4A,4Cの出力(またはフォトダイオード4B,4Dの出力)を、図1B中の下段に示したのと同じ回路部5,6によって処理することにより、上記一方向に対して垂直な別の方向の角度を検出することができる。つまり、2軸の角度を検出することができる。したがって、光角度検出装置2の機能を向上させることができる。
When such a light receiving element portion is provided, for example, the outputs of the
また、図13Bは、光角度検出装置2の受光素子部の別の変形例を示している。この変形例は、図1B中の中段HVに示した受光素子部を2組、四つのフォトダイオードが一方向に並ぶように配置したものに相当する。図13Bにおいて左側に配置されたフォトダイオード4a,4bの組と、右側に配置されたフォトダイオード4c,4dの組との間の距離(中心同士の間の距離)は、wに設定されている。
FIG. 13B shows another modification of the light receiving element portion of the light
このような受光素子部を備えた場合、フォトダイオード4a,4bの出力を図1B中の下段に示したのと同じ回路部5,6によって処理することにより、すなわちフォトダイオード4a,4bの組に対してリモートコントロール送信機1が存在する方向を入射角θ1として検出できる。これとともに、フォトダイオード4c,4dの出力を図1B中の下段に示したのと同じ回路部5,6によって処理することにより、フォトダイオード4c,4dの組に対してリモートコントロール送信機1が存在する方向を入射角θ2として検出できる。上述の距離wと二つの入射角θ1,θ2とにより、リモートコントロール送信機1と2組のフォトダイオード対の中心とを頂点とする3角形が一意に決定する。したがって、光角度検出装置2に対してリモートコントロール送信機1が存在する位置を特定することができる。したがって、電子機器の機能をさらに向上させることができる。
When such a light receiving element portion is provided, the outputs of the
1 リモートコントロール送信機
2 光角度検出装置
3a,3b,3c,3d,3A,3B,3C,3D 遮光板
4,4a,4b,4c,4d,4A,4B,4C,4D フォトダイオード
5 受光信号部
6 演算部
7a,7b バイアス電流
8 定電流源
110 操作者
111 温度制御エリア
112 映像機器
113 カメラ機器
114 ステージ
115 撮影エリア
DESCRIPTION OF
Claims (11)
上記第1、第2の受光素子の出力をそれぞれ増幅して第1、第2の信号を得る増幅器と、
上記第1の信号と第2の信号との比を求める除算器と
を備え、
この光角度検出装置が有すべき角度分解能を±Δθtargetとし、この光角度検出装置の最大検出角度に応じた定数をaとし、さらに、上記除算器の入力部に印加されるバイアス電流と上記第1、第2の信号による電流の和との比をrとしたとき、上記増幅器の増幅度は、
r < a・Δθtarget
なる関係を満たすように設定されていることを特徴とする光角度検出装置。 Each remote control signal is received in the form of incident light and photoelectrically converted, and the light receiving amounts are different from each other according to the incident angle of the remote control signal, and are arranged side by side with a light shielding element to the outside. First and second light receiving elements;
An amplifier for amplifying outputs of the first and second light receiving elements to obtain first and second signals, respectively;
A divider for determining a ratio between the first signal and the second signal;
The angular resolution that the optical angle detection device should have is ± Δθ target, the constant corresponding to the maximum detection angle of the optical angle detection device is a, the bias current applied to the input unit of the divider and the first When the ratio of the first and second signals to the sum of currents is r, the amplification factor of the amplifier is
r <a · Δθtarget
An optical angle detection device characterized by being set to satisfy the following relationship.
上記第1、第2の信号に含まれる直流成分をそれぞれ実質的に低減するためのフィルタ回路を備えたことを特徴とする光角度検出装置。 The light angle detection device according to claim 1,
An optical angle detection device comprising a filter circuit for substantially reducing the direct current components contained in the first and second signals.
上記フィルタ回路は上記増幅器よりも後段に設けられていることを特徴とする光角度検出装置。 The light angle detection device according to claim 2,
The optical angle detection device according to claim 1, wherein the filter circuit is provided downstream of the amplifier.
上記各受光素子が出力する光電流に基づいて上記リモートコントロール信号に対する背景光のレベルを検出して、上記背景光を相殺するように、上記各受光素子の出力部に上記背景光のレベルに相当する電流を作用させる背景光除去部を備えたことを特徴とする光角度検出装置。 The light angle detection device according to claim 1,
Corresponding to the background light level at the output portion of each light receiving element so as to detect the background light level with respect to the remote control signal based on the photocurrent output from each light receiving element and cancel the background light A light angle detection device comprising a background light removal unit that causes a current to act.
上記除算器は、この除算器の入力部に上記第1、第2の信号によって印加される電流をそれぞれ対数圧縮する第1、第2の対数圧縮器と、上記第1の対数圧縮器の出力と上記第2対数圧縮器の出力との間の差分をとる減算器とからなり、
上記最大検出角度をθmaxとしたとき、上記aは
a < 7.5×10−5・θmax + 7.2×10−3
なる関係を満たすことを特徴とする光角度検出装置。 The light angle detection device according to claim 1,
The divider includes first and second logarithmic compressors for logarithmically compressing currents applied by the first and second signals to an input section of the divider, and an output of the first logarithmic compressor. And a subtractor that takes the difference between the output of the second logarithmic compressor,
When the maximum detection angle is θmax, the a is a <7.5 × 10 −5 · θmax + 7.2 × 10 −3.
An optical angle detector characterized by satisfying the following relationship.
上記除算器または上記除算器の周囲の温度を検出する温度検出部と、
上記温度検出部が検出した温度に応じて、上記除算器の出力の温度依存性を相殺する補正を行う温度依存性補正部を備えたことを特徴とする光角度検出装置。 The light angle detection device according to claim 1,
A temperature detector for detecting the temperature around the divider or the divider;
An optical angle detection device comprising: a temperature dependency correction unit that performs correction to cancel out the temperature dependency of the output of the divider according to the temperature detected by the temperature detection unit.
上記第1の信号と第2の信号との和を求める加算器と、
上記第1の信号と第2の信号との差を求める減算器と
を備え、
上記除算器は上記加算器の出力と上記減算器の出力との比を求めるようになっており、
a < 1.5×10−4・θmax + 1.4×10−2
なる関係を満たすことを特徴とする光角度検出装置。 The light angle detection device according to claim 1,
An adder for calculating a sum of the first signal and the second signal;
A subtractor for obtaining a difference between the first signal and the second signal;
The divider is designed to determine the ratio between the output of the adder and the output of the subtractor,
a <1.5 × 10 −4 · θmax + 1.4 × 10 −2
An optical angle detector characterized by satisfying the following relationship.
上記フィルタ回路はバンドパスフィルタからなり、上記バンドパスフィルタの中心周波数は上記リモートコントロール信号の周波数と実質的に同一であり、
上記バンドパスフィルタよりも後段に、上記バンドパスフィルタの出力を一時的に保持して上記除算器へ転送するホールド回路を備えたことを特徴とする光角度検出装置。 The light angle detection device according to claim 2,
The filter circuit comprises a bandpass filter, and the center frequency of the bandpass filter is substantially the same as the frequency of the remote control signal,
An optical angle detection device comprising a hold circuit that temporarily holds the output of the bandpass filter and transfers it to the divider after the bandpass filter.
上記第1の信号と第2の信号との和を求める加算器と、
上記加算器の出力レベルが或る閾値以下であるとき上記除算器の出力を禁止する誤検出防止部と
を備えたことを特徴とする光角度検出装置。 The light angle detection device according to claim 1,
An adder for calculating a sum of the first signal and the second signal;
An optical angle detection device comprising: an erroneous detection preventing unit that prohibits the output of the divider when the output level of the adder is equal to or less than a certain threshold value.
上記増幅器は上記第1および第2の受光素子に対して共通に一つだけ設けられ、
上記第1および第2受光素子の出力を所定のタイミングで切り替えて上記増幅器に印加するスイッチ部と、
上記第1および第2の信号が同時に上記除算器に印加されるように、上記増幅器が出力した上記第1または第2の信号の少なくとも一方を一時的に保持して上記除算器へ転送するホールド部とを備えたことを特徴とする光角度検出装置。 The light angle detection device according to claim 1,
Only one amplifier is provided in common for the first and second light receiving elements,
A switch unit that switches the outputs of the first and second light receiving elements at a predetermined timing and applies them to the amplifier;
Hold for temporarily holding at least one of the first or second signal output from the amplifier and transferring it to the divider so that the first and second signals are simultaneously applied to the divider. And a light angle detection device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006248427A JP2008070203A (en) | 2006-09-13 | 2006-09-13 | Angle-of-light detection device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006248427A JP2008070203A (en) | 2006-09-13 | 2006-09-13 | Angle-of-light detection device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2008070203A true JP2008070203A (en) | 2008-03-27 |
Family
ID=39291915
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006248427A Pending JP2008070203A (en) | 2006-09-13 | 2006-09-13 | Angle-of-light detection device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2008070203A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010158389A (en) * | 2009-01-08 | 2010-07-22 | Sharp Corp | Direction identifying device and direction identifying method |
JP2015143694A (en) * | 2008-09-20 | 2015-08-06 | バーント インターナショナル リミテッド | Sensors, systems and methods for position sensing |
-
2006
- 2006-09-13 JP JP2006248427A patent/JP2008070203A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015143694A (en) * | 2008-09-20 | 2015-08-06 | バーント インターナショナル リミテッド | Sensors, systems and methods for position sensing |
JP2010158389A (en) * | 2009-01-08 | 2010-07-22 | Sharp Corp | Direction identifying device and direction identifying method |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3187897B2 (en) | Distance measuring device | |
JP2008070203A (en) | Angle-of-light detection device | |
JP2000275340A (en) | Laser radar device | |
JPH08184431A (en) | Distance measuring equipment | |
JP3517811B2 (en) | Infrared imaging device | |
JPH10246672A (en) | Photosensitive part structure and photometer | |
JPH05256698A (en) | Infrared detector | |
JPH0448032B2 (en) | ||
JPH0422044B2 (en) | ||
JPS60203093A (en) | White balance circuit | |
JP2005173257A (en) | Ranging photometer and ranging remote control receiver | |
JP2536476B2 (en) | Black level correction circuit for video camera | |
JP2008054017A (en) | Remote control receiver and electronic apparatus with the same | |
JPH1019675A (en) | Photometry circuit | |
JP2011228856A (en) | On-vehicle camera system, image processing apparatus, image processing method, and program | |
JPH10148520A (en) | Distance measuring device | |
JPH0660818B2 (en) | Optical measuring device | |
CN111579000A (en) | Exhibition site environment monitoring system | |
JP2005172469A (en) | Optical characteristic evaluation device | |
JPS6225599A (en) | Camera with auto white balance device | |
JPS58106967A (en) | Image pickup device | |
JPH04286479A (en) | Infrared solid-state image pickup device | |
JPH03224367A (en) | Infrared ray pickup device | |
JPH09233389A (en) | Infrared ray image pickup device | |
JPH06241757A (en) | Light angle sensor and using method therefor |