JP2011103621A - Remote control system, and light reception device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、制御光線により制御対象装置を遠隔操作する遠隔制御システムおよび制御光線を受信するための受光装置に関するものである。 The present invention relates to a remote control system for remotely operating a device to be controlled with a control beam and a light receiving device for receiving the control beam.
制御光線により制御対象装置を遠隔操作する遠隔制御システムとしては、赤外線を制御光線として用いたものが従来から広く知られている。この遠隔制御システムでは、人間の目には赤外線が見えないことから、例えば天井に複数個設置されている同型の照明器具を制御する場合に、制御したい特定の照明器具以外の照明器具にも赤外線が照射されて不所望の照明装置が誤作動することがある。 2. Description of the Related Art Conventionally, as a remote control system for remotely operating a control target device with a control beam, one using infrared rays as a control beam has been widely known. In this remote control system, since infrared rays cannot be seen by human eyes, for example, when controlling the same type of lighting fixtures installed on the ceiling, the infrared rays are also applied to lighting fixtures other than the specific lighting fixture to be controlled. May cause an undesirable lighting device to malfunction.
そこで、例えば(特許文献1〜3)では、人間の目に見える可視光域のレーザー光を制御光線として用いて制御対象装置を遠隔操作する遠隔制御システムが提案されている。これらの文献のうち、(特許文献2)にはレーザー光を制御光線として用いてテレビジョンを遠隔制御することが具体的に記載されており、(特許文献3)にはレーザー光を制御光線として用いて照明器具を遠隔制御することが具体的に記載されている。
Thus, for example (
レーザー光の照射範囲(ビーム径)は小さいので、該レーザー光を制御光線として用いると目的の装置以外の装置に制御光線が照射され難くなり、制御したい装置以外の装置の誤作動を抑えることができる。また、レーザー光は指向性が高いので、制御光線に用いると長距離の遠隔操作をし易くなる。蛍光灯の照明光などの外乱光と制御光線とを分離するために、例えば(非特許文献3)には、上記の外乱光を周波数フィルターにより入射光から除去して得た電気信号からハイパスフィルター、ローパスフィルターなどを使用して必要な入力信号成分だけを取り出すことが記載されている。 Since the irradiation range (beam diameter) of the laser beam is small, using the laser beam as a control beam makes it difficult for the device other than the target device to irradiate the control beam, thereby suppressing malfunction of the device other than the device to be controlled. it can. In addition, since laser light has high directivity, long-distance remote operation is facilitated when used as a control beam. In order to separate disturbance light such as illumination light of a fluorescent lamp and control light, for example (Non-Patent Document 3), a high-pass filter is used from an electrical signal obtained by removing the disturbance light from incident light using a frequency filter. In other words, only necessary input signal components are extracted using a low-pass filter or the like.
しかし、制御対象装置の設置環境中に室内照明光や太陽光などの外乱光が存在する場合には、遠隔操作のための制御光線に加えて当該外乱光が制御光線受光用の受光部に入射して、制御対象装置が誤作動あるいは制御できなくなるという課題がある。 However, when ambient light such as room illumination light or sunlight exists in the installation environment of the control target device, the disturbance light enters the light receiving unit for receiving the control light in addition to the control light for remote operation. Thus, there is a problem that the device to be controlled malfunctions or cannot be controlled.
上記(特許文献1)では、レーザー光の受光面側にレーザー光の波長に対応した狭い波長帯域の透過カラーフィルターを設けることで外乱光の除去が試みられているが、狭い波長帯域のカラーフィルターは高価であると共に、受光部の薄型化、軽量化の妨げになる。また、受光デバイスの製造プロセスが複雑になるという課題もある。さらには、透過率100%のカラーフィルターは非現実的であり、遠隔操作のためのレーザー光も当該カラーフィルターによりある程度カットされるので、受光部の感度が下がることにもなる。 In the above (Patent Document 1), attempts have been made to remove disturbance light by providing a transmission color filter having a narrow wavelength band corresponding to the wavelength of the laser light on the light receiving surface side of the laser light. Is expensive and obstructs the reduction in thickness and weight of the light receiving section. Another problem is that the manufacturing process of the light receiving device is complicated. Furthermore, a color filter with a transmittance of 100% is unrealistic, and the laser light for remote operation is also cut to some extent by the color filter, so that the sensitivity of the light receiving unit is also lowered.
また、蛍光灯の照明光などの一部の外乱光は、(非特許文献1)にあるように周波数フィルターを用いて入射光から除去することができ、当該外乱光を除去して得た入射光の電気信号からハイパスフィルター、ローパスフィルターなどを使用することで必要な入力信号成分だけを取り出すことができるが、グロースタート蛍光灯やインバータ蛍光灯など、外乱光の元となる照明器具の種類毎に当該外乱光を除去するための回路設計が必要になるという課題がある。さらには、太陽光や近年照明灯として普及しつつある白色発光ダイオードからの出射光が外乱光である場合には、該外乱光が周波数特性を持たないことから、周波数フィルターでは対応できないという課題もある。 Moreover, some disturbance lights, such as illumination light of a fluorescent lamp, can be removed from incident light using a frequency filter as described in (Non-Patent Document 1), and the incident light obtained by removing the disturbance light is used. Only necessary input signal components can be extracted from the electrical signal of the light by using a high-pass filter, low-pass filter, etc., but for each type of luminaire that causes disturbance light, such as glow start fluorescent lamps and inverter fluorescent lamps. However, there is a problem that a circuit design for removing the disturbance light is required. Furthermore, when the emitted light from sunlight or white light emitting diodes, which have been widely used as illumination lamps in recent years, is disturbance light, the disturbance light does not have frequency characteristics, and therefore there is a problem that the frequency filter cannot cope with it. is there.
一般に、光を感知する光センサでは、レーザー光のように照射範囲が狭い光が照射されたとき照度が外乱光受光時の照度よりも大きくなる。よって、遠隔制御システムでの受光部の受光面積をレーザー光の照射範囲程度、例えば5mm2程度とすれば、制御光線であるレーザー光を受光したときの信号レベルと外乱光を受光したときの信号レベルとの間に閾値を設けることができ、外乱光の影響を低減することが可能である。 In general, in an optical sensor that detects light, the illuminance is larger than the illuminance at the time of receiving disturbance light when irradiated with light having a narrow irradiation range such as laser light. Therefore, if the light receiving area of the light receiving unit in the remote control system is about the laser light irradiation range, for example, about 5 mm 2 , the signal level when the control light is received and the signal when the disturbance light is received A threshold can be provided between the level and the influence of ambient light can be reduced.
しかし、人間がレーザー光源を持って該レーザー光源からのレーザー光を制御対象装置の受光部に照射する場合には、制御対象装置の受光部の面積をある程度以上広くすることが必要である。特に、長い距離、例えば数十メートルの距離から制御対象装置を遠隔操作する場合に受光部の面積が小さいと、受光部にレーザー光を照射することが困難となる。 However, when a human has a laser light source and irradiates the light receiving unit of the control target device with the laser light from the laser light source, it is necessary to increase the area of the light receiving unit of the control target device to some extent. In particular, when the control target device is remotely operated from a long distance, for example, a distance of several tens of meters, if the area of the light receiving unit is small, it is difficult to irradiate the light receiving unit with laser light.
例えば、携帯用のレーザー光出力装置(レーザーポインター)を人間が手に持って制御対象装置を遠隔操作する場合などでは、受光部の面積を遠隔操作距離に応じて大きくしなければ受光部にレーザー光をピンポイントで照射できない。 For example, when a person holds a portable laser output device (laser pointer) in his hand and remotely controls the device to be controlled, the laser on the light receiving unit must be increased unless the area of the light receiving unit is increased according to the remote operation distance. Cannot irradiate with light pinpoint.
逆に、受光部の面積をあまりに大きくしてしまうと、前述した外乱光による信号レベルとレーザー光による信号レベルとの間に閾値が設けられなくなって、制御対象機器の操作に支障をきたす。 On the other hand, if the area of the light receiving unit is too large, a threshold value cannot be provided between the signal level due to the disturbance light and the signal level due to the laser beam, which hinders the operation of the control target device.
本発明の目的は、制御光線を用いて制御対象装置を遠隔操作する際に外乱光による影響を低減して制御光線を検出し易くすることが容易な遠隔制御システムおよび受光装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a remote control system and a light receiving device that can easily detect a control light beam by reducing the influence of disturbance light when the control target device is remotely operated using the control light beam. is there.
本発明の遠隔制御システムは、制御対象装置と、該制御対象装置を遠隔操作するための制御情報を含んだ制御光線を出力可能な制御光線出力装置と、制御光線を受光したときに該制御光線を電気信号に変換する受光部および電気信号から制御情報を取り出して制御対象装置に送る信号処理部を有する受光装置とを備えた遠隔制御システムであって、受光部は、受光面側に光透過性電極層が配置され、該光透過性電極層の背面側に光電変換層を介して背面電極層が配置された複数の光電変換部を有し、信号処理部は、複数の光電変換部の少なくとも1つが制御光線を受光したときに制御情報を取り出して制御対象装置に送るシステムである。 The remote control system of the present invention includes a control target device, a control light output device that can output control light including control information for remotely operating the control target device, and the control light when receiving the control light. A remote control system including a light receiving unit that converts an electric signal into an electric signal and a light receiving device that has a signal processing unit that extracts control information from the electric signal and sends the control information to a device to be controlled. The light receiving unit transmits light to the light receiving surface side. A plurality of photoelectric conversion units disposed on the back side of the light-transmissive electrode layer via the photoelectric conversion layer, and the signal processing unit includes a plurality of photoelectric conversion units. This is a system in which control information is taken out and sent to a control target device when at least one receives a control beam.
また、本発明の受光装置は、制御対象装置を遠隔操作するための制御情報を含んだ制御光線を受光したときに該制御光線を電気信号に変換する受光部と、電気信号から制御情報を取り出して制御対象装置に送る信号処理部とを有する受光装置であって、受光部は、受光面側に光透過性電極層が配置され、該光透過性電極層の背面側に光電変換層を介して背面電極層が配置された複数の光電変換部を有し、信号処理部は、複数の光電変換部の少なくとも1つが制御光線を受光したときに制御情報を取り出して制御対象装置に送る装置である。 In addition, the light receiving device of the present invention includes a light receiving unit that converts a control beam into an electrical signal when receiving a control beam including control information for remotely operating the control target device, and extracts the control information from the electrical signal. A light-receiving device having a signal processing unit to be sent to a control target device, wherein the light-receiving unit has a light-transmitting electrode layer disposed on the light-receiving surface side and a photoelectric conversion layer on the back side of the light-transmitting electrode layer. The signal processing unit is a device that takes out control information when at least one of the plurality of photoelectric conversion units receives a control beam and sends the control information to a control target device. is there.
本発明の遠隔制御システムおよび受光装置では、受光部に複数の光電変換部が形成されるので、個々の光電変換部の大きさや配置を適宜選定することにより、受光部での受光領域を広くしても外乱光による電気信号レベルと制御光線による電気信号レベルとの間に閾値を設けることができる。このため、制御光線を用いて制御対象装置を遠隔操作する際に、外乱光による影響を低減して制御光線を検出し易くすることが容易である。 In the remote control system and the light receiving device according to the present invention, a plurality of photoelectric conversion units are formed in the light receiving unit. Therefore, by appropriately selecting the size and arrangement of the individual photoelectric conversion units, the light receiving region in the light receiving unit is widened. However, a threshold value can be provided between the electric signal level due to disturbance light and the electric signal level due to control light. For this reason, when the control target apparatus is remotely operated using the control light beam, it is easy to reduce the influence of disturbance light and to easily detect the control light beam.
以下、本発明の遠隔制御システムおよび受光装置それぞれの基本的な考え方と、その構成について、実施の形態を挙げて詳細に説明する。なお、本発明は以下に説明する形態に限定されるものではない。 Hereinafter, the basic concept and the configuration of each of the remote control system and the light receiving device of the present invention will be described in detail with reference to embodiments. In addition, this invention is not limited to the form demonstrated below.
図1は、本発明の遠隔制御システムの一例を示す概略図である。図示の遠隔制御システム50は、室内照明器具を制御対象装置1とするシステムであり、当該遠隔制御システム50は、制御対象装置1に加えて、該制御対象装置1を遠隔操作するための制御情報CIを含んだ制御光線CBを出力可能な制御光線出力装置5と、制御光線CBから制御情報CIを取り出して制御対象装置1に出力する受光装置40とを備えている。この遠隔制御システム50では、人間Huが制御光線出力装置5を操作して受光装置40に制御光線CBを照射することで、制御対象装置1を遠隔操作する。
FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of a remote control system of the present invention. The illustrated
制御光線CBが制御光線出力装置5から受光装置40に照射されると、受光装置40は当該制御光線CBを電気信号に変換し、この電気信号から制御情報CIを取り出して制御対象装置1に送る。制御対象装置1が室内照明器具の場合、制御情報CIには点灯、消灯、あるいは調光などの制御に係る情報が含まれる。
When the control light beam CB is irradiated from the control light
受光装置40を複数個設置し、制御光線CBを照射すべき受光装置40を制御内容に応じて人間Huが適宜選択するように構成すること可能である。受光装置40を1台のみ設置する場合には、互いに異なる制御情報CIを含んだ複数種の制御光線CBを出射することができるように制御光線出力装置5を構成してもよい。
It is possible to install a plurality of light receiving devices 40 so that the human Hu appropriately selects the light receiving devices 40 to be irradiated with the control light beam CB according to the control contents. When only one light receiving device 40 is installed, the control light
図1の遠隔制御システム50では、制御対象装置1に受光装置40が設けられているが、受光装置40は制御対象装置1の近傍または離れた場所に設置していてもよい。この遠隔制御システム50は、受光装置40の構成に特徴を有しているので、以下、図2〜図5を参照して受光装置40の構成を詳述する。
In the
図2は、図1に示した受光装置を示す概略図であり、図3は、図2に示したIII−III線に沿った断面の概略図である。また、図4は、図2に示した受光領域を拡大して示す概略図であり、図5は、図2に示した信号処理部の具体的構成例を示す概略図である。 2 is a schematic view showing the light receiving device shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a schematic cross-sectional view taken along line III-III shown in FIG. 4 is an enlarged schematic view showing the light receiving region shown in FIG. 2, and FIG. 5 is a schematic view showing a specific configuration example of the signal processing unit shown in FIG.
図2に示すように、受光装置40は、制御光線出力装置5からの制御光線CBを受光したときに該制御光線CBを電気信号ESに変換する受光部20と、電気信号ESから制御情報CIを取り出して制御対象装置1に送る信号処理部30とを有している。
As shown in FIG. 2, the light receiving device 40 receives the control light beam CB from the control light
図2および図3に示すように、受光部20は、片面側が受光面となる基板10(以下、「透明基板10」という)と、透明基板10での受光面と反対側の面上に形成された複数の光透過性電極層11と、これら複数の光透過性電極層11の各々と交差するようにして透明基板10上に光電変換層12を介して配置された複数の背面電極層13とを有している。この受光部20では、光透過性電極層11と背面電極層13との交差部がこれらの電極層11,13の間の光電変換層12と共に光電変換部15になる。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
図示の例では、5つの光透過性電極層11が互いに平行に形成されて行電極群RE(図2参照)を構成し、これらの光透過性電極層11と直交するように5つの背面電極層13が互いに平行に形成されて列電極群CE(図2参照)を構成して、計25個の光電変換部15がマトリックス状に配置されている。
In the illustrated example, five light-transmitting electrode layers 11 are formed in parallel to each other to form a row electrode group RE (see FIG. 2), and five back electrodes are orthogonal to these light-transmitting electrode layers 11. The
個々の光透過性電極層11は配線32によって信号処理部30に接続されており、個々の背面電極層13は配線34によって信号処理部30に接続されている。光透過性電極層11、光電変換層12、および背面電極層13の厚みは、実際には数百ナノメートルから数ナノメートル程度であり、光透過性電極層11および背面電極層13の幅は数百マイクロメートルから数百ミリメートル程度である。受光部20中で光電変換部15が形成されている領域を、以下、受光領域LR(図2参照)という。
Each light transmissive electrode layer 11 is connected to the
図4に示すように、受光領域LRでは、制御光線出力装置5から制御光線CBが照射されたときに、少なくとも1つの光電変換部15が制御光線CBを受光する一方で複数の光電変換部15が当該制御光線CBを受光しないように、行方向に隣り合う光電変換部15同士の間隔、列方向に隣り合う光電変換部15同士の間隔、および個々の光電変換部15の大きさが選定されている。図4においては、制御光線CBが照射される範囲IR(以下、「制御光線照射範囲IR」という)を実線の円で示している。
As shown in FIG. 4, in the light receiving region LR, when the control light beam CB is irradiated from the control light
制御光線CBが受光領域LRに照射されると、制御光線照射範囲IR内の光電変換部15で当該制御光線CBが光電変換層12により電気信号に変換される。図2に示すように、この電気信号ESは、光透過性電極層11から配線32を介して信号処理部30に伝えられると共に背面電極層13から配線34を介して信号処理部30に伝えられる。信号処理部30は、これらの電気信号ESから制御情報CIを取り出して該制御情報CIを制御対象装置1に送る。遠隔制御システム50(図1参照)では、当該制御情報CIにより制御対象装置1が遠隔操作される。なお、図2では受光部20が透明基板10側から透視されており、図4では受光領域LRが透明基板10(図2参照)側から透視されている。
When the control light beam CB is irradiated to the light receiving region LR, the control light beam CB is converted into an electric signal by the photoelectric conversion layer 12 in the
図5に示すように、信号処理部30は、増幅部およびIV(電流−電圧)変換部21と、極性変換部22と、AD(アナログ−デジタル)変換回路23と、OR回路24と、論理回路25と、出力回路26とを用いて構成することができる。なお、図5では各種コンデンサ、抵抗器、電力供給源などの図示を省略している。
As shown in FIG. 5, the
制御光線CBが照射された光電変換部15に生じた電気信号は、当該光電変換部15を構成している光透過性電極層11と背面電極層13とを介して信号処理部30に送られ、信号処理部30中の「増幅部およびIV変換部21」により信号増幅され、電流電圧変換されて、それぞれアナログ電圧信号となる。
The electrical signal generated in the
これらのアナログ電圧信号は、極性変換部22により一方の電極層からのアナログ電圧信号(図示の例では光透過性電極層11からのアナログ電圧信号)の極性が変換された後にAD変換回路23へ送られ、該AD変換回路23によりデジタル信号へと変換されてOR回路24へ送られる。したがって、1つ以上の光電変換部15に制御光線CBが照射されれば、OR回路24により出力信号が得られる。
These analog voltage signals are converted to the
論理回路25は、例えば、制御対象装置1(図1参照)である室内照明器具の点灯時には該室内照明器具を消灯させ、消灯時には点灯させるための制御情報を含んだ電気信号をOR回路24の出力信号から得るように構成される。勿論、当該論理回路25の構成は、制御対象装置1の種類や制御内容に応じて適宜適正化される。
For example, the
論理回路25で得られた電気信号は出力回路26へ送られ、該出力回路26から制御対象装置1に送られる。そして、制御対象装置1は、信号処理部30から送られてきた電気信号中の制御情報CIにより動作制御される。結果として、制御光線CBにより制御対象装置1が遠隔操作される。
The electric signal obtained by the
上述した受光部20および信号処理部30を有する受光装置40(図2参照)では、受光部20中に複数の光電変換部15(図2参照)が形成されているので、個々の光電変換部15の面積(平面視の面積)を適宜選定することにより、外乱光による影響を低減して制御光線CBを検出し易くすることが容易である。以下、光電変換部15の面積と外乱光による影響との関係を図6〜図8を参照して詳述する。
In the light receiving device 40 (see FIG. 2) having the
図6は、外乱光および制御光線それぞれの照射により光電変換部に生じる電気信号の強さと光電変換部の面積との対応関係の一例を示すグラフである。外乱光は、通常、受光装置40での受光領域LR(図2参照)の全面に照射されるので、個々の光電変換部15(図2参照)の面積が広くなればなるほど当該光電変換部15に入射する外乱光の光量が増加する。その結果として、図6に示すように、外乱光の照射により光電変換部15に生じる電気信号(光電流)は、光電変換部15の面積に比例して強くなる。
FIG. 6 is a graph illustrating an example of a correspondence relationship between the intensity of an electric signal generated in the photoelectric conversion unit and the area of the photoelectric conversion unit by irradiation with disturbance light and control light. Since disturbance light is normally irradiated on the entire surface of the light receiving region LR (see FIG. 2) of the light receiving device 40, the
これに対し、制御光線CB(図2参照)の照射により光電変換部15に生じる電気信号(光電流)の強さは、光電変換部15の面積と制御光線照射範囲IR(図3参照)の面積AIRとの大小関係に応じて変化する。すなわち、上記の電気信号は、光電変換部15の面積が制御光線照射範囲IRの面積AIR以下のときには光電変換部15の面積に比例して強くなる。このときの比例定数は、制御光線CBの照度が外乱光の照度より高ければ、外乱光を受光したときの比例定数よりも大きくなる。一方、光電変換部15の面積が制御光線照射範囲IRの面積AIR以上になると、受光する制御光線CBの光量が一定になるので当該電気信号の強さも一定になる。
On the other hand, the intensity of the electrical signal (photocurrent) generated in the
したがって、制御光線CBの照度が外乱光の照度より高い場合には、光電変換部15の面積がある値AThを超えたときに、外乱光の照射により生じる電気信号レベルの方が制御光線CBの照射により生じる電気信号レベルよりも高くなる。
Therefore, when the illuminance of the control light beam CB is higher than the illuminance of disturbance light, when the area of the
図7(a)〜図7(d)は、それぞれ、電気信号(光電流)の強さと光電変換部の面積とが図6に示した対応関係中の特定の関係にあるときの制御光線照射範囲の面積と光電変換部の面積との大小関係を示す相関図である。これら図7(a)〜図7(d)の各々においては、右側のグラフが図6に示した電気信号(光電流)の強さと光電変換部の面積との対応関係を示しており、左側の概略図は、電気信号(光電流)の強さと光電変換部15の面積とが右側のグラフ中に黒丸で示す特定の関係にあるときの制御光線照射範囲IRと光電変換部15との大小関係を示している。
7 (a) to 7 (d) show control beam irradiation when the strength of the electric signal (photocurrent) and the area of the photoelectric conversion unit are in a specific relationship in the correspondence shown in FIG. It is a correlation diagram which shows the magnitude relationship between the area of a range, and the area of a photoelectric conversion part. In each of FIGS. 7A to 7D, the graph on the right side shows the correspondence between the intensity of the electrical signal (photocurrent) shown in FIG. 6 and the area of the photoelectric conversion unit. The schematic diagram of FIG. 6 shows the magnitude of the control light beam irradiation range IR and the
図7(a)に示すように、光電変換部15の面積が制御光線照射範囲IRの面積よりも小さい場合には、制御光線CBの照射により生じる電気信号の方が外乱光の照射により生じる電気信号よりも強くなる。また、図7(b)に示すように、光電変換部15の面積が制御光線照射範囲IRの面積と同等の場合も、制御光線CBの照射により生じる電気信号の方が外乱光の照射により生じる電気信号よりも強くなる。そして、図7(c)に示すように、光電変換部15の面積が制御光線照射範囲IRの面積より広く所定の値ATh未満である場合も、制御光線CBの照射により生じる電気信号の方が外乱光の照射により生じる電気信号よりも強くなる。
As shown in FIG. 7A, when the area of the
しかし、図7(d)に示すように、光電変換部15の面積が所定の値AThより広くなると、外乱光の照射により生じる電気信号の方が制御光線CBの照射により生じる電気信号よりも強くなる。
However, as shown in FIG. 7D, when the area of the
外乱光の影響を実質的に受けることなく制御光線CB中の制御情報CI(図2参照)を受光装置40(図2参照)が取り出せるようにするためには、制御光線CBの照射により生じる電気信号レベルの方が外乱光の照射により生じる電気信号レベルよりも高いことが望まれる。図7(d)に示すように外乱光の照射により生じる電気信号の方が制御光線CBの照射により生じる電気信号よりも強くなると、外乱光による誤作動が懸念されるようになる。 In order to enable the light receiving device 40 (see FIG. 2) to extract the control information CI (see FIG. 2) in the control light beam CB substantially without being affected by disturbance light, the electricity generated by the irradiation of the control light beam CB. It is desirable that the signal level is higher than the electric signal level generated by the irradiation of ambient light. As shown in FIG. 7D, if the electric signal generated by the irradiation of the disturbance light becomes stronger than the electric signal generated by the irradiation of the control light beam CB, a malfunction due to the disturbance light becomes a concern.
よって、遠隔制御システム50(図1参照)においては、制御光線CBの照度を外乱光の照度よりも高くし、かつ個々の光電変換部15の面積を図6中に矢印Aで示すように値ATh未満とすることが求められる。
Therefore, in the remote control system 50 (see FIG. 1), the illuminance of the control light beam CB is made higher than the illuminance of disturbance light, and the area of each
図8は、外乱光および制御光線それぞれの照射により光電変換部に生じる電気信号の強さと光電変換部の面積との対応関係の一具体例を示すグラフである。図示の例では、JIS照度基準における工場での粗な視作業において必要とされる200lux(ルクス)の明るさの外乱光を想定しており、制御光線出力装置5(図2参照)としては携帯用のレーザーポインターを想定している。消費生活用製品安全法において1mW以上(クラス2以上)の出力を持つレーザーポインター(電池駆動の携帯用レーザー応用装置)の製造販売、および輸入販売が禁止されているので、図示の例では上記レーザーポインターの最大出力を1mWとし、該レーザーポインターによる制御光線照射範囲IR(図2参照)をある程度離れた場所からでも人間の目で感知できる直径1mmの円としている。 FIG. 8 is a graph showing a specific example of a correspondence relationship between the intensity of an electric signal generated in the photoelectric conversion unit and the area of the photoelectric conversion unit by irradiation with disturbance light and control light. In the illustrated example, disturbance light having a brightness of 200 lux (lux), which is required for rough visual work in a factory according to the JIS illuminance standard, is assumed, and the control light output device 5 (see FIG. 2) is portable. A laser pointer is assumed. According to the Consumer Product Safety Law, the manufacture and sale and import / sale of laser pointers (battery-driven portable laser application devices) with an output of 1 mW or more (class 2 or more) are prohibited. The maximum output of the pointer is 1 mW, and the control beam irradiation range IR (see FIG. 2) by the laser pointer is a circle with a diameter of 1 mm that can be detected by human eyes even from a certain distance.
制御光線出力装置5としての上記レーザーポインターが出力する制御光線CB(レーザー光)の波長を555nm(分光視感効果度=1)とすると、出力1mWのときの制御光線CBの光束量は683×10-3[lm;ルーメン]、制御光線照射範囲IRの面積は0.785mm2(0.5[mm]×0.5[mm]×3.14)となるので、制御光線CBの照度は、下式(i)
(制御光線CBの照度)=683×10-3[lm]/0.785[mm2] ・・・(i)
より、536155luxと求まる。
Assuming that the wavelength of the control light beam CB (laser light) output from the laser pointer as the control light
(Illuminance of control beam CB) = 683 × 10 −3 [lm] /0.785 [mm 2 ] (i)
From this, 536155lux is obtained.
これに対して、外乱光の照度は200luxに過ぎないが、光電変換部15(図2参照)全体に照射される。外乱光の中から制御光線CBを検出できるようにするためには、光電変換部15での制御光線CBの光量が外乱光の光量よりも大きくなければならない。光電変換部15での光量は、下式(ii)
(光量)=(照射範囲の面積)×(照度) ・・・(ii)
により表されるので、外乱光の中から制御光線CBを検出できるようにするためには、下式(iii)
(制御光線照射範囲の面積)×(制御光線の照度)
≧(外乱光の照射面積)×(外乱光の照度)
=(光電変換部の面積)×(外乱光の照度) ・・・(iii)
が成り立たなければならない。
On the other hand, the illuminance of disturbance light is only 200 lux, but the entire photoelectric conversion unit 15 (see FIG. 2) is irradiated. In order to be able to detect the control light beam CB from the disturbance light, the light amount of the control light beam CB in the
(Light quantity) = (area of irradiation range) × (illuminance) (ii)
In order to make it possible to detect the control light beam CB from the disturbance light, the following equation (iii)
(Area of control light irradiation range) x (Illuminance of control light)
≧ (Irradiation area of disturbance light) × (Illuminance of disturbance light)
= (Area of photoelectric conversion unit) × (Illuminance of disturbance light) (iii)
Must hold.
上記の式(iii)より、外乱光による電気信号の強さ(電気信号レベル)と制御光線CBによる電気信号の強さ(電気信号レベル)とが同等となる光電変換部15の面積AThは、
(光電変換部の面積)
≦(制御光線照射範囲の面積)×(制御光線の照度)/(外乱光の照度)
=(0.785[mm2])×(536155[lux])/(200[lux])
=2100[mm2]
と求まる。
From the above formula (iii), the area A Th of the
(Photoelectric conversion area)
≦ (area of control light irradiation range) × (illuminance of control light) / (illuminance of ambient light)
= (0.785 [mm 2 ]) × (536155 [lux]) / (200 [lux])
= 2100 [mm 2 ]
It is obtained.
したがって、外乱光および制御光線CBそれぞれの照射により光電変換部15に生じる電気信号の強さと光電変換部15の面積との対応関係が図8に示される関係にある遠隔制御システムにおいては、個々の光電変換部15の面積を図8中の値ATh未満、すなわち2100mm2未満とすることが望まれる。
Therefore, in the remote control system in which the correspondence relationship between the intensity of the electric signal generated in the
このとき、光電変換部15の面積を0.785mm2以下にしても受光装置40(図2参照)の機能に問題はないが、光電変換部15の面積を小さくすればするほど、より多くの光電変換部15を形成しなければならなくなることから、図2に示す配線32,34の本数が多くなると共に信号処理部30の構造が複雑になる。このため、図8中に矢印Bで示すように、光電変換部15の面積は制御光線照射範囲IRの面積(0.785mm2)と同等の面積AIR以上、2100mm2未満とすることが実用上好ましい。
At this time, there is no problem in the function of the light receiving device 40 (see FIG. 2) even if the area of the
ただし、受光領域LR(図2参照)中で互いに隣り合う光電変換部15間の間隔があまりに広いと、受光領域LRに制御光線CBを照射しても該制御光線CBが光電変換部15に入射しないという事態をまねき易くなる。受光装置40により制御光線CBを検出し易くするために、制御光線CBにより照射可能な制御光線照射範囲IRの面積に応じて、光電変換部15間の間隔を適宜選定することが好ましい。
However, if the interval between the
図9(a)〜図9(c)は、それぞれ、光電変換部間の間隔の広さと光電変換部での制御光線の受光の可否との関係を示す概略図である。図9(a)および図9(b)に示すように、受光領域LR中で互いに隣り合う光電変換部15間の間隔が制御光線CBの制御光線照射範囲IRの径よりも小さい場合には、制御光線出力装置5から受光領域LRに向けて制御光線CBを出射したときに、該制御光線CBが少なくとも1つの光電変換部15に必ず入射する。制御光線CBの照射位置がぶれても、信号処理部30は電気信号ES(図2参照)を必ず検出する。
FIG. 9A to FIG. 9C are schematic diagrams illustrating the relationship between the distance between the photoelectric conversion units and whether the control light can be received by the photoelectric conversion units, respectively. As shown in FIGS. 9A and 9B, when the interval between the
一方、図9(c)に示すように、互いに隣り合う光電変換部15間の間隔が制御光線CBの制御光線照射範囲IRよりも広い場合には、制御光線出力装置5から受光領域LRに向けて制御光線CBを出射したときに、該制御光線CBがいずれの光電変換部15にも入射しないことがある。制御光線CBの照射位置のぶれに応じて、信号処理部30が電気信号ES(図2参照)を検出したり、検出しなかったりする事態になりやすい。
On the other hand, as shown in FIG. 9C, when the interval between the
遠隔制御システム50を構成する制御対象装置1(図1参照)の遠隔操作を安定に行うためには、あらかじめ設定された時間以上連続して信号処理部30が電気信号ESを検出したときに該電気信号ESから制御情報CIを取り出すように当該信号処理部30を構成することが望ましく、そのためには、受光領域LRでの制御光線CBの照射位置が多少ぶれても少なくとも1つの光電変換部15に当該制御光線CBが必ず入射するように受光装置40を構成することが好ましい。
In order to stably perform remote operation of the control target device 1 (see FIG. 1) constituting the
したがって、受光領域LR中で互いに隣り合う光電変換部15間の間隔は、制御光線CBの制御光線照射範囲IRの広さに応じて、該制御光線照射範囲IRの径よりも小さくなるように選定することが好ましい。このように光電変換部15間の間隔を選定すると、受光装置40により制御光線CBを検出し易くなるので、制御対象装置1の遠隔操作を安定に行い易くなる。
Accordingly, the interval between the
図10は、光電変換部間の間隔を説明するための概略図である。同図に示すように、複数の光電変換部15がマトリックス状に配置されている場合の「光電変換部間の間隔」には、行方向に互いに隣り合う光電変換部15間の間隔SRと、列方向に互いに隣り合う光電変換部15間の間隔SCの計2つの間隔がある。制御光線出力装置5からの制御光線CBの照射位置が多少ぶれても少なくとも1つの光電変換部15に当該制御光線CBが必ず入射するようにするためには、上記の2つの間隔SR,SCをそれぞれ制御光線照射範囲IRの径よりも小さくすることが好ましい。
FIG. 10 is a schematic diagram for explaining an interval between photoelectric conversion units. As shown in the figure, the “interval between photoelectric conversion units” when a plurality of
例えば、制御光線出力装置5として最大出力1mW(最大光束量は683×10-3lm)の携帯用レーザーポインターを用い、外乱光の照度が200luxの環境下で制御対象装置1(図1参照)を遠隔操作する場合には、下式(iv)
(制御光線照射範囲の面積)≦683×10-3[lm]/200[lux] ・・・(iv)
が成り立つように制御光線照射範囲IRの面積を3415×10-6m2以下にして、制御光線CBの照度を外乱光の照度200luxよりも高くすることが好ましい。
For example, a portable laser pointer with a maximum output of 1 mW (maximum luminous flux amount: 683 × 10 −3 lm) is used as the control
(Area of control light irradiation range) ≦ 683 × 10 −3 [lm] / 200 [lux] (iv)
It is preferable to set the area of the control light beam irradiation range IR to 3415 × 10 −6 m 2 or less so that the illuminance of the control light beam CB is higher than the illuminance 200 lux of disturbance light.
このとき、制御光線照射領域IRは通常、円形とみなすことができるので、制御光線CBの直径(ビーム径)は、
2×(3415×10-6/3.14)-1/2=66[mm]
と求まる。
At this time, since the control beam irradiation region IR can be generally regarded as a circle, the diameter (beam diameter) of the control beam CB is
2 × (3415 × 10 −6 /3.14) −1/2 = 66 [mm]
It is obtained.
したがって、上記の携帯用レーザーポインターを制御光線出力装置5として用いる場合には、図10に示した各間隔SR,SCをそれぞれ66mm以下にすることが好ましい。
Therefore, when the above portable laser pointer is used as the control
図1に示した遠隔制御システム50では、該遠隔制御システム50を構成する受光装置40に複数の光電変換部15(図2参照)が形成されており、これら光電変換部15の面積(平面視上の面積)および光電変換部15間の間隔は、制御光線出力装置5から出射される制御光線CB(図1および図2参照)の照度および制御光線照射範囲IR(図3参照)の面積を考慮して上述のように選定可能である。そのため、受光部20での受光領域LRを広くしても、外乱光による電気信号レベルと制御光線CBによる電気信号レベルとの間に閾値を設けることができる。
In the
したがって、当該遠隔制御システム50および受光装置40では、外乱光による影響を低減して制御光線CBを検出し易くすることが容易である。
Therefore, the
なお、受光装置40における受光部20は、種々の方法により作製することが可能である。以下、図11を参照して、受光部20の作製方法の一具体例を説明する。
The
図11(a)〜図11(d)は、受光装置における受光部の作製工程の一例を示す工程図である。図示の例では、まず、図11(a)に示すように、透明基板10上に透明導電膜TCを成膜する。透明導電膜TCは、物理的気相蒸着法、化学的気相蒸着法、塗布法、印刷法などの方法により成膜可能である。 FIG. 11A to FIG. 11D are process diagrams illustrating an example of a manufacturing process of a light receiving portion in a light receiving device. In the illustrated example, first, a transparent conductive film TC is formed on the transparent substrate 10 as shown in FIG. The transparent conductive film TC can be formed by a physical vapor deposition method, a chemical vapor deposition method, a coating method, a printing method, or the like.
次に、上記の透明導電膜TCをパターニングして、図11(b)に示すように透明基板10上に複数の光透過性電極層11を形成する。透明導電膜TCのパターニングは、例えば、透明導電膜TC上へのレジスト材の塗布、該レジスト材のプリベーク、レジスト材の露光、レジスト材を現像することによるエッチングマスクの形成、該エッチングマスクを用いた透明導電膜TCのエッチング、エッチングマスクの剥離、およびリンス処理をこの順番で順次実施することで行われる。 Next, the transparent conductive film TC is patterned to form a plurality of light transmissive electrode layers 11 on the transparent substrate 10 as shown in FIG. The patterning of the transparent conductive film TC is performed, for example, by applying a resist material on the transparent conductive film TC, pre-baking the resist material, exposing the resist material, forming an etching mask by developing the resist material, and using the etching mask. Etching of the transparent conductive film TC, peeling of the etching mask, and rinsing treatment are sequentially performed in this order.
次いで、図11(c)に示すように、各光透過性電極層11を覆うようにして透明基板10上に光電変換層12を形成する。光電変換層12は、例えば有機光電変換材料により形成される。有機光電変換材料による光電変換層12の形成は、例えば、所望の有機光電変換材料の有機溶媒溶液を調製し、該有機溶媒溶液をスピンコート法、スプレー法などの方法で塗工した後に乾燥させることで行われる。 Next, as illustrated in FIG. 11C, the photoelectric conversion layer 12 is formed on the transparent substrate 10 so as to cover each light transmissive electrode layer 11. The photoelectric conversion layer 12 is formed of, for example, an organic photoelectric conversion material. Formation of the photoelectric conversion layer 12 by an organic photoelectric conversion material is prepared, for example, by preparing an organic solvent solution of a desired organic photoelectric conversion material, applying the organic solvent solution by a method such as a spin coating method or a spray method, and drying the solution. Is done.
この後、各光透過性電極層11と平面視上交差するようにして、光電変換層12上に複数の背面電極層13を形成する。背面電極層13は、例えば、所望形状の蒸着マスクを用いた物理的ないし化学的気相蒸着法により形成される。透明基板10上に背面電極層13まで形成することにより、当該透明基板10上に複数の光電変換部15が形成されて、受光部20が得られる。
Thereafter, a plurality of back electrode layers 13 are formed on the photoelectric conversion layer 12 so as to intersect with each light transmissive electrode layer 11 in plan view. The
以上、本発明の遠隔制御システムおよび受光装置について実施の形態を挙げて説明したが、前述のように、本発明の遠隔制御システムおよび受光装置は上記の形態に限定されるものではない。例えば、遠隔制御システムを構成する制御対象装置は、室内照明器具の他に、空気調和装置、自動開閉式の窓、自動開閉式のブラインド、自動開閉式のシャッター、表示ボード、玩具、光線銃を使用する遊具など、遠隔操作可能な装置であればよく、遠隔操作による制御内容は制御対象装置の種類に応じて適宜選定される。 The remote control system and the light receiving device of the present invention have been described with reference to the embodiments. However, as described above, the remote control system and the light receiving device of the present invention are not limited to the above embodiments. For example, control target devices constituting a remote control system include an air conditioner, an automatic opening / closing window, an automatic opening / closing blind, an automatic opening / closing shutter, a display board, a toy, and a light gun in addition to the indoor lighting fixture. Any device that can be remotely operated, such as a playground equipment to be used, may be used, and the content of control by remote operation is appropriately selected according to the type of the device to be controlled.
図12は、遠隔制御システムの他の例を示す概略図である。図示の遠隔制御システム50Aは、表示ボードを制御対象装置2とするシステムであり、該制御対象装置(表示ボード)2は、表示部2a、印刷部2b、およびプロジェクタ2cを有している。また、複数数の受光部20を備えた受光装置40Aが表示部2aの側部に配置されている。
FIG. 12 is a schematic diagram illustrating another example of a remote control system. The illustrated remote control system 50A is a system in which a display board is a control target device 2, and the control target device (display board) 2 includes a display unit 2a, a printing unit 2b, and a projector 2c. A light receiving device 40A including a plurality of light receiving
この遠隔制御システム50Aでは、変調信号を含んだ制御光線CBを人間Huが制御光線出力装置5から所定の受光部20に照射すると、受光装置40Aが当該制御光線CBを電気信号に変換し、復調して所定の制御情報をプロジェクタ2cに送り、当該制御情報を受け取ったプロジェクタ2cが所定の画像情報を表示部2aに投写する。別の受光部20に制御光線CBを照射すると、表示画像の消去、次画像への送り、前画像への戻しなどの遠隔操作ができる。
In this remote control system 50A, when the human Hu irradiates the predetermined
また、表示部2aに表示させた画像を印刷部2bに印刷させることも可能である。制御対象装置2自体の移動を制御光線CBにより遠隔操作することも考えられる。表示部2aにディスプレイ機能を付与し、制御光線CBからの制御情報に応じて表示部2a自体が画像情報を表示するように構成することも可能である。 It is also possible to print the image displayed on the display unit 2a on the printing unit 2b. It is also conceivable to remotely control the movement of the control target apparatus 2 itself with the control light beam CB. It is also possible to add a display function to the display unit 2a so that the display unit 2a itself displays image information in accordance with control information from the control light beam CB.
図13は、遠隔制御システムのさらに他の例を示す概略図である。図示の遠隔制御システム50Bは、玩具(遊具モデル自動車)を制御対象装置3とするシステムであり、制御対象装置3に受光装置(図示せず)が搭載されている。この遠隔制御システム50Bでは、変調信号を含んだ制御光線CBを人間Huが制御光線出力装置5から受光装置に照射することで、制御対象装置3に発進、停止、方向転換などを行わせることができる。
FIG. 13 is a schematic diagram showing still another example of the remote control system. The illustrated
本発明の遠隔制御システムを構成する制御光線出力装置は、照射範囲がある程度狭い可視領域(波長380nm〜780nm程度)の制御光線を出力するものであればよい。制御光線としてレーザー光を用いれば、数百メートルから数キロメートルレベルの遠距離制御が可能になるため、建設機器の操作など野外での遠隔操作や、人間の手が届かない環境にある制御対象装置の遠隔操作、人の入出禁止区域内にある制御対象装置の区域外からの遠隔操作などが可能となる。 The control light beam output device constituting the remote control system of the present invention may be any device that outputs a control light beam in the visible region (wavelength of about 380 nm to 780 nm) whose irradiation range is somewhat narrow. If laser light is used as the control light, it will be possible to control long distances of several hundred meters to several kilometers, so it is possible to perform remote control in the field, such as operation of construction equipment, or to be controlled in an environment where human hands cannot reach Remote control, remote control from outside the area of the device to be controlled in the area where people are prohibited.
制御光線の光源として発光ダイオードを用いる場合は、レンズなどを用いた光学系で光源からの出射光を絞り込むことも適時可能である。また、変調された信号を制御光線に含ませることで制御対象装置との通信も可能であり、制御対象装置の種類によっては音声やテキスト、画像などの送信も可能である。制御光線出力装置を操作するのは人間でも機械でも構わない。 When a light emitting diode is used as the light source of the control light, it is possible to narrow down the emitted light from the light source with an optical system using a lens or the like at the appropriate time. Further, by including the modulated signal in the control light beam, communication with the control target device is possible. Depending on the type of the control target device, voice, text, image, or the like can be transmitted. The control beam output device may be operated by a human or a machine.
受光装置における光電変換部の数は、実施の形態で説明した25個に限定されるものではなく、2以上の所望数とすることができる。また、光電変換部を構成する光透過性電極層と背面電極層とは、平面視したときに互いに直交しなければならないというものではなく、斜めに交差していてもよいし、基板面上で光電変換層を介して互いに対峙していてもよい。 The number of photoelectric conversion units in the light receiving device is not limited to 25 described in the embodiment, and may be a desired number of 2 or more. Further, the light transmissive electrode layer and the back electrode layer constituting the photoelectric conversion portion do not have to be orthogonal to each other when viewed in plan, but may be crossed obliquely or on the substrate surface. You may mutually oppose through a photoelectric converting layer.
光電変換部は、透明基板上に形成する他に、非透明基板上に形成することもできる。非透明基板上に光電変換部を形成する場合には、光電変換部を構成する2つの電極層のうちの非透明基板側の電極層を背面電極とし、残りの電極層を光透過性電極層として、光透過性電極層側を受光面にする。勿論、透明基板上に光電変換部を形成するにあたって、光電変換部を構成する2つの電極層のうちの透明基板側の電極層を背面電極とし、残りの電極層を光透過性電極層として該光透過性電極層側を受光面にすることも可能である。 The photoelectric conversion unit can be formed on a non-transparent substrate in addition to being formed on a transparent substrate. When forming a photoelectric conversion part on a non-transparent substrate, the electrode layer on the non-transparent substrate side of the two electrode layers constituting the photoelectric conversion part is used as a back electrode, and the remaining electrode layer is a light-transmitting electrode layer. The light transmissive electrode layer side is the light receiving surface. Of course, when forming the photoelectric conversion part on the transparent substrate, the electrode layer on the transparent substrate side of the two electrode layers constituting the photoelectric conversion part is used as the back electrode, and the remaining electrode layer is used as the light transmissive electrode layer. It is also possible to make the light-transmitting electrode layer side the light receiving surface.
光電変換層を有機光電変換材料により形成する場合、該有機光電変換材料が酸素や水分により劣化するものであるときには、各光電変換部を封止部で覆って光電変換層への酸素や水分の侵入を抑えることが好ましい。光電変換層への酸素や水分の侵入を抑えることにより、光電変換部の素子寿命を延ばすことができる。 When the photoelectric conversion layer is formed of an organic photoelectric conversion material, when the organic photoelectric conversion material is deteriorated by oxygen or moisture, each photoelectric conversion portion is covered with a sealing portion, and oxygen or moisture of the photoelectric conversion layer is covered. It is preferable to suppress intrusion. By suppressing the intrusion of oxygen and moisture into the photoelectric conversion layer, the element lifetime of the photoelectric conversion unit can be extended.
図14は、各光電変換部が封止部で覆われた受光部の一例を概略的に示す断面図である。同図に示す受光部20Aは、図3に示した受光部20に封止部17が追加された構成を有している。図14に示す構成要素のうちで図3に示した構成要素と共通するものについては、図3で用いた参照符号と同じ参照符号を付してその説明を省略する。
FIG. 14 is a cross-sectional view schematically illustrating an example of a light receiving unit in which each photoelectric conversion unit is covered with a sealing unit. The light receiving part 20A shown in the figure has a configuration in which a sealing part 17 is added to the
図示の封止部17は、天面部内側に乾燥剤17aが貼付されたキャップ状の封止材17bをその凹部に各光電変換部15が収容されるようにして透明基板10上に配置して、封止接着樹脂17cにより光電変換層12上および各背面電極層13上に固着させたものである。この封止部17が設けられた受光部20Aでは、封止材17bと封止接着樹脂17cとにより各光電変換部15が外気から分離され、封止材17bの内部空間に侵入した酸素や水分は乾燥剤17aに吸着されるので、光電変換部15を構成する光電変換層12への酸素や水分の侵入が抑えられる。
The illustrated sealing portion 17 has a cap-shaped
有機光電変換材料を用いた光電変換層は、塗布法などの簡単なプロセスにより形成することができるという利点や、ある程度の面積が必要な場合でも一括形成することが可能であるという利点を有している。このような光電変換層は、例えば、電子供与性有機材料と電子受容性有機材料との混合物が含まれた構成となる。 A photoelectric conversion layer using an organic photoelectric conversion material has an advantage that it can be formed by a simple process such as a coating method, and an advantage that it can be collectively formed even when a certain area is required. ing. Such a photoelectric conversion layer has a configuration including, for example, a mixture of an electron donating organic material and an electron accepting organic material.
ここでいう「混合物」とは、液体または固体状の材料を容器に入れ、必要であれば溶剤を加えた上で攪拌などを行うことにより混ざり合った状態にしたものをいう。混合物の混合状態は均一である必要はなく、不均一に混合されていてもよいし、一部のみが混合物を形成していてもよい。また、複数種の電子供与性有機材料および電子受容性有機材料が含まれていてもよい。さらには、電子供与性有機材料と電子受容性有機材料とが層状に別々に形成されていてもよい。その場合は、電子供与性有機材料と電子受容性有機材料とをそれぞれ別の方法で成膜することもできる。また、電子供与性有機材料の層と電子受容性有機材料の層とは、完全に混合あるいは完全に分離していなくてもよく、電子供与性有機材料と電子受容性有機材料との層間の一部のみが混合状態を形成していてもよい。 The term “mixture” as used herein refers to a mixture obtained by putting a liquid or solid material in a container and adding a solvent if necessary, followed by stirring and the like. The mixed state of the mixture does not need to be uniform and may be mixed non-uniformly or only a part may form the mixture. Further, a plurality of types of electron donating organic materials and electron accepting organic materials may be included. Furthermore, the electron-donating organic material and the electron-accepting organic material may be separately formed in layers. In that case, the electron-donating organic material and the electron-accepting organic material can be formed by different methods. In addition, the layer of the electron donating organic material and the layer of the electron accepting organic material may not be completely mixed or completely separated. Only the part may form the mixed state.
電子供与性有機材料の具体例としては、例えば、フェニレンビニレンおよびその誘導体、フルオレンおよびその誘導体(特に、骨格にキノリン基またはピリジン基を有するフルオレン系コポリマー(P0F66、P1F66、PFPV))、フルオレン含有アリールアミンポリマー、カルバゾールおよびその誘導体、インドールおよびその誘導体、ピレンおよびその誘導体、ピロールおよびその誘導体、ピコリンおよびその誘導体、チオフェンおよびその誘導体、アセチレンおよびその誘導体、ジアセチレンおよびその誘導体、などの重合体やその誘導体、ならびにデンドリマーとして総称される一群の高分子材料などが挙げられる。 Specific examples of the electron-donating organic material include, for example, phenylene vinylene and derivatives thereof, fluorene and derivatives thereof (particularly, fluorene copolymers having a quinoline group or a pyridine group in the skeleton (P0F66, P1F66, PFPV)), fluorene-containing aryl Polymers such as amine polymers, carbazole and derivatives thereof, indole and derivatives thereof, pyrene and derivatives thereof, pyrrole and derivatives thereof, picoline and derivatives thereof, thiophene and derivatives thereof, acetylene and derivatives thereof, diacetylene and derivatives thereof, and the like Derivatives, as well as a group of polymeric materials collectively referred to as dendrimers, and the like.
さらには、高分子に限定されるものではなく、例えば、ポルフィン、テトラフェニルポルフィン銅、フタロシアニン、銅フタロシアニン、チタニウムフタロシアニンオキサイドなどのポリフィリン化合物や、1,1−ビス(4−(ジ−p−トリルアミノ)フェニル)シクロヘキサン、4,4’,4’’−トリメチルトリフェニルアミン、N,N,N’,N
’−テトラキス(p−トリル)−p−フェニレンジアミン、1−(N,N−ジ−p−トリルアミノ)ナフタレン、4,4’−ビス(ジメチルアミノ)−2−2’−ジメチルトリフェニルメタン、N,N,N’,N’−テトラフェニル−4,4’−ジアミノビフェニル、N、N’−ジフェニル−N、N’−ジ−m−トリル−4、4’−ジアミノビフェニル、N−フェニルカルバゾールなどの芳香族第三級アミンや、4−ジ−p−トリルアミノスチルベン、4−(ジ−p−トリルアミノ)−4’−(4−(ジ−p−トリルアミノ)スチリル)スチルベンなどのスチルベン化合物や、トリアゾールおよびその誘導体、オキサジザゾールおよびその誘導体、イミダゾールおよびその誘導体、ポリアリールアルカンおよびその誘導体、ピラゾリンおよびその誘導体、ピラゾロンおよびその誘導体、フェニレンジアミンおよびその誘導体、アニールアミンおよびその誘導体、アミノ置換カルコンおよびその誘導体、オキサゾールおよびその誘導体、スチリルアントラセンおよびその誘導体、フルオレノンおよびその誘導体、ヒドラゾンおよびその誘導体体、シラザンおよびその誘導体、ポリシラン系アニリン系共重合体、高分子オリゴマー、スチリルアミン化合物、芳香族ジメチリディン系化合物、ポリ3−メチルチオフェンなども電子供与性有機材料として用いることができる。なお、有機材料であれば、化学的に修飾して光の吸収波長特性を調整することも可能である。
Furthermore, it is not limited to a polymer, for example, porphyrin compounds such as porphine, tetraphenylporphine copper, phthalocyanine, copper phthalocyanine, titanium phthalocyanine oxide, 1,1-bis (4- (di-p-tolylamino) ) Phenyl) cyclohexane, 4,4 ′, 4 ″ -trimethyltriphenylamine, N, N, N ′, N
'-Tetrakis (p-tolyl) -p-phenylenediamine, 1- (N, N-di-p-tolylamino) naphthalene, 4,4'-bis (dimethylamino) -2-2'-dimethyltriphenylmethane, N, N, N ′, N′-tetraphenyl-4,4′-diaminobiphenyl, N, N′-diphenyl-N, N′-di-m-tolyl-4,4′-diaminobiphenyl, N-phenyl Aromatic tertiary amines such as carbazole, and stilbenes such as 4-di-p-tolylaminostilbene and 4- (di-p-tolylamino) -4 ′-(4- (di-p-tolylamino) styryl) stilbene Compounds, triazole and derivatives thereof, oxazizazole and derivatives thereof, imidazole and derivatives thereof, polyarylalkanes and derivatives thereof, pyrazolines and derivatives thereof, Lazolone and derivatives thereof, phenylenediamine and derivatives thereof, annealed amine and derivatives thereof, amino-substituted chalcones and derivatives thereof, oxazole and derivatives thereof, styrylanthracene and derivatives thereof, fluorenone and derivatives thereof, hydrazone and derivatives thereof, silazane and derivatives thereof Polysilane-based aniline-based copolymers, polymer oligomers, styrylamine compounds, aromatic dimethylidin-based compounds, poly-3-methylthiophene, and the like can also be used as the electron-donating organic material. In addition, if it is an organic material, it can also modify chemically and can adjust the light absorption wavelength characteristic.
電子受容性有機材料としては、前述した電子供与性有機材料と同様の低分子および高分子材料の他に、例えば、1,3−ビス(4−tert−ブチルフェニル−1,3,4−オキサジアゾリル)フェニレン(OXD−7)などのオキサジアゾールおよびその誘導体、フルオレンおよびその誘導体、アントラキノジメタンおよびその誘導体、ジフェニルキノンおよびその誘導体、フラーレンおよびその誘導体(特に、PCBM([6,6]−フェニル C61 ブチリックアシッドメチルエステル))、カーボンナノチューブおよびその誘導体、などを繰り返し単位として有する重合体および他のモノマーとの共重合体、ならびにデンドリマーとして総称される一群の高分子材料などを用いることができる。なお、有機材料であれば、化学的に修飾して光の吸収波長特性を調整することも可能である。 Examples of the electron-accepting organic material include, in addition to the low-molecular and high-molecular materials similar to the electron-donating organic material described above, for example, 1,3-bis (4-tert-butylphenyl-1,3,4-oxadiazolyl) ) Oxadiazole and its derivatives such as phenylene (OXD-7), fluorene and its derivatives, anthraquinodimethane and its derivatives, diphenylquinone and its derivatives, fullerene and its derivatives (especially PCBM ([6,6]- A polymer having a repeating unit such as phenyl C61 butyric acid methyl ester)), carbon nanotubes and derivatives thereof, and a copolymer with other monomers, and a group of polymer materials collectively referred to as dendrimers, etc. it can. In addition, if it is an organic material, it can also modify chemically and can adjust the light absorption wavelength characteristic.
光電変換層の作製方法としては、真空蒸着法、スパッタリング法などの各種真空プロセスや、スピンコート法などのウェットプロセスなど、どのようなものであってもよく、使用する材料、層構成などに合ったものを任意に選択することが可能である。また、インクジェット法などの各種印刷法も好適に用いられる。 As a method for producing the photoelectric conversion layer, any vacuum process such as vacuum deposition or sputtering, or a wet process such as spin coating may be used. Can be arbitrarily selected. Various printing methods such as an ink jet method are also preferably used.
以下、光電変換層の材料として上記の有機材料を用いて受光部を作製する場合に各部に使用される具体的な材料、工法などを詳しく説明する。 Hereinafter, specific materials and construction methods used for each part when the light receiving part is produced using the above-described organic material as the material of the photoelectric conversion layer will be described in detail.
受光部を構成する基板としては、機械的、熱的強度を有し、各光電変換部を保持できるものであればよい。基板は電気絶縁性であることが好ましいが、特に限定されるものではなく、光電変換の動作を妨げない範囲で、あるいは用途によっては、導電性を有していてもよい。 The substrate constituting the light receiving unit may be any substrate as long as it has mechanical and thermal strength and can hold each photoelectric conversion unit. The substrate is preferably electrically insulating, but is not particularly limited, and may have conductivity within a range that does not hinder the operation of photoelectric conversion or depending on the application.
この基板の材料としては、例えば、ソーダ石英ガラス、バリウム・ストロンチウム含有ガラス、鉛ガラス、アルミノケイ酸ガラス、ホウケイ酸ガラス、バリウムホウケイ酸ガラス、および石英ガラスなどの無機酸化ガラス、無機フッ化物ガラス、As2S3、As40S10、およびS40G10などのカルコゲナイドガラス、ZnO、Nb2O5、Ta2O5、SiO、Si3N4、HfO2、およびTiO2などの金属酸化物ないし窒化物、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリエーテルスルフォン、ポリフッ化ビニル、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリアクリレート、非晶質ポリオレフィン、およびフッ素系樹脂などの高分子材料、顔料などを含んだ材料、ならびに表面に絶縁処理が施された金属材料などを用いることができる。また、上記の基板材料から複数種を選択してこれらを積層した積層基板でもよい。ただし、基板の片面側を受光面として利用して反対側の面に光電変換部を形成する場合には、制御光線が透過可能な光透過性が基板に付与されるように、その材料を選択することが必要になる。 Examples of the material of the substrate include soda quartz glass, barium / strontium-containing glass, lead glass, aluminosilicate glass, borosilicate glass, barium borosilicate glass, and inorganic oxide glass such as quartz glass, inorganic fluoride glass, As, and the like. Metal oxides such as chalcogenide glasses such as 2 S 3 , As 40 S 10 and S 40 G 10 , ZnO, Nb 2 O 5 , Ta 2 O 5 , SiO, Si 3 N 4 , HfO 2 , and TiO 2 High molecular materials such as nitride, polyethylene terephthalate, polycarbonate, polymethyl methacrylate, polyether sulfone, polyvinyl fluoride, polypropylene, polyethylene, polyacrylate, amorphous polyolefin, and fluorine resin, materials containing pigments, and the like, and The surface is insulated Or the like can be used a metal material. Further, a laminated substrate in which a plurality of kinds of substrate materials described above are selected and laminated may be used. However, when using one side of the substrate as the light receiving surface and forming the photoelectric conversion part on the opposite surface, select the material so that the substrate has light transmission that allows control light to pass through. It becomes necessary to do.
光電変換部を構成する光透過性電極層および背面電極層としては、光電変換層に生じた電気信号を外部に効率良く取り出すことができるものであることが好ましい。また、制御光線を透過させる機能が必要な場合は、十分な透明性を持たせるために500nm以下の厚さにすることが望ましい。電極材料としては、例えば、インジウムスズ酸化物(ITO)、塗布型ITO、酸化スズ(SnO2)、酸化亜鉛(ZnO)、SnO:Sb(アンチモン)、ZnO:Al(アルミニウム)、およびIZO(In2O3:ZnO)などの金属酸化物、透明度を損なわない程度の厚さのAl(アルミニウム)、Cu(銅)、Ti(チタン)、およびAg(銀)といった金属薄膜やこれらの金属の混合薄膜ないし積層薄膜、ならびにポリピロール、ポリチオフェン(ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)など)、ポリフェニレンビニレン、およびポリフルオレンなどの導電性高分子化合物などが挙げられる。さらには、上記の材料を複数種類積層したものを電極材料として用いることもできる。 The light transmissive electrode layer and the back electrode layer constituting the photoelectric conversion part are preferably capable of efficiently taking out an electric signal generated in the photoelectric conversion layer to the outside. In addition, when a function of transmitting the control light is required, it is desirable to set the thickness to 500 nm or less in order to provide sufficient transparency. Examples of the electrode material include indium tin oxide (ITO), coating type ITO, tin oxide (SnO 2 ), zinc oxide (ZnO), SnO: Sb (antimony), ZnO: Al (aluminum), and IZO (In Metal oxides such as 2 O 3 : ZnO), metal thin films such as Al (aluminum), Cu (copper), Ti (titanium), and Ag (silver) with a thickness that does not impair transparency, and a mixture of these metals Examples thereof include a thin film or a laminated thin film, and conductive polymer compounds such as polypyrrole, polythiophene (poly (3,4-ethylenedioxythiophene), etc.), polyphenylene vinylene, and polyfluorene. Furthermore, what laminated | stacked multiple types of said material can also be used as an electrode material.
例えば、Al(アルミニウム)、In(インジウム)、Mg(マグネシウム)、Ti(チタン)、Ag(銀)、Ca(カルシウム)、Sr(ストロンチウム)、Li(リチウム)などの金属や、これらの金属の酸化物やフッ化物、あるいはその合金、積層体などが電極材料として一般に用いられる。 For example, metals such as Al (aluminum), In (indium), Mg (magnesium), Ti (titanium), Ag (silver), Ca (calcium), Sr (strontium), Li (lithium), and the like of these metals Oxides, fluorides, alloys thereof, laminates, and the like are generally used as electrode materials.
光透過性電極層および背面電極層の作製方法としては、真空蒸着法、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法、スパッタリング法、電界重合などの各種の重合法、およびスピンコート法やインクジェット法などの塗布法などが電極材料に応じて適用される。各電極層は、十分な導電性を持たせるために、また基板表面の凹凸による不均一な光透過や反射を防ぐために、1nm以上の厚さにすることが望ましい。 The light transmissive electrode layer and the back electrode layer can be prepared by vacuum polymerization, resistance heating vapor deposition, electron beam vapor deposition, sputtering, various polymerization methods such as electric field polymerization, and spin coating and ink jet methods. A coating method or the like is applied depending on the electrode material. Each electrode layer preferably has a thickness of 1 nm or more in order to have sufficient conductivity and to prevent uneven light transmission and reflection due to unevenness of the substrate surface.
各光電変換部を封止部により覆う場合、該封止部を構成する封止材としては、例えば、蒸着法やスパッタリング法、あるいは塗布法などにより形成されるSiON、SiO、SiN、SiO2、Al2O3、LiFなどの無機酸化物、無機窒化物、または無機フッ化物からなる薄膜や、無機酸化物、無機窒化物、無機フッ化物、あるいはそれらの混合物などからなるガラス膜またはガラス板を用いることができる。 When covering each photoelectric conversion part with a sealing part, as a sealing material constituting the sealing part, for example, SiON, SiO, SiN, SiO 2 formed by a vapor deposition method, a sputtering method, or a coating method, A thin film made of inorganic oxide such as Al 2 O 3 or LiF, inorganic nitride, or inorganic fluoride, or a glass film or glass plate made of inorganic oxide, inorganic nitride, inorganic fluoride, or a mixture thereof. Can be used.
封止材を基板上に固定する封止接着樹脂は、封止材を基板に固定することができる接着機能と、外気(特に水と酸素)を遮断して光電変換層を長時間に亘って安定に保つことがきるものであればよい。封止接着樹脂の具体例としては、例えば、紫外線硬化樹脂などの光硬化性樹脂、熱硬化性樹脂、および封止効果のあるシラン系高分子材料などが挙げられる。これらは、ノズルコート法などの塗布法により塗工可能である。 The sealing adhesive resin that fixes the sealing material on the substrate has an adhesive function that can fix the sealing material to the substrate, and blocks the outside air (especially water and oxygen) to keep the photoelectric conversion layer for a long time. Anything that can be kept stable is acceptable. Specific examples of the sealing adhesive resin include a photocurable resin such as an ultraviolet curable resin, a thermosetting resin, and a silane polymer material having a sealing effect. These can be applied by a coating method such as a nozzle coating method.
受光部は、例えば次のようにして作製することができる。まず、透明ガラス基板上に膜厚160nmのITO膜を形成し、該ITO膜をフォトリソグラフィ法によりパターニングして複数の光透過性電極層を形成する。 The light receiving part can be manufactured as follows, for example. First, an ITO film having a thickness of 160 nm is formed on a transparent glass substrate, and the ITO film is patterned by a photolithography method to form a plurality of light transmissive electrode layers.
ITO膜上にスピンコート法によりレジスト材を塗布し、プリベークして、厚さ10μmのレジスト膜を形成し、所定形状のフォトマスクを用いて当該レジスト膜を露光した後に現像して、上記のレジスト膜を所定形状のエッチングマスクに成形する。このエッチングマスクが形成されたITO膜を液温60℃の50%塩酸中に浸漬し、エッチングマスクが形成されていない部分のITO膜をエッチングした後、エッチングマスクを剥離させ、リンス処理を行って、ITO膜からなる複数の光透過性電極層を得る。 A resist material is applied onto the ITO film by a spin coating method, pre-baked to form a resist film having a thickness of 10 μm, the resist film is exposed using a photomask having a predetermined shape, developed, and the resist The film is formed into an etching mask having a predetermined shape. The ITO film on which this etching mask is formed is immersed in 50% hydrochloric acid at a liquid temperature of 60 ° C., and after etching the portion of the ITO film on which the etching mask is not formed, the etching mask is peeled off and rinsed. A plurality of light transmissive electrode layers made of an ITO film are obtained.
次に、ポリ(2−メトキシ−5−(2’−エチルヘキシルオキシ)−1,4−フェニレンビニレン)と[5,6]−PCBM([5,6]−フェニル C61 ブチリックアシッドメチルエステル)とを1:4の重量比で溶解させたクロロベンゼン溶液をスピンコート法により塗布して、60nmの膜厚の光電変換層を成膜する。 Next, poly (2-methoxy-5- (2′-ethylhexyloxy) -1,4-phenylenevinylene) and [5,6] -PCBM ([5,6] -phenyl C61 butyric acid methyl ester) A chlorobenzene solution in which is dissolved at a weight ratio of 1: 4 is applied by spin coating to form a photoelectric conversion layer having a thickness of 60 nm.
最後に、0.27mPa(=2×10-6Torr)以下の真空度まで減圧した抵抗加熱蒸着装置内において、所定の蒸着マスクで規定した蒸着範囲にLiF(フッ化リチウム)を約2nmの膜厚で成膜し、続けてアルミニウム金属を約100nmの膜厚で成膜して、複数の背面電極層を形成する。以上のプロセスにより、受光部を作製することができる。 Finally, a film of about 2 nm of LiF (lithium fluoride) is deposited in a vapor deposition range defined by a predetermined vapor deposition mask in a resistance heating vapor deposition apparatus depressurized to a vacuum of 0.27 mPa (= 2 × 10 −6 Torr) or less. A plurality of back electrode layers are formed by forming a film with a thickness and subsequently forming an aluminum metal film with a thickness of about 100 nm. The light receiving part can be manufactured by the above process.
本発明は、可視光を含む制御光線により制御対象装置を遠隔制御するための遠隔制御システムおよび制御光線を受光して制御情報を取り出す受光装置に利用することができる。制御光線として可視光を用いることにより、制御対象装置の遠隔操作性が向上する。また、外乱光による影響を低減できることから、例えば室内照明光や太陽光などの外乱光が存在する状況下においても、制御対象装置を遠隔操作可能である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for a remote control system for remotely controlling a control target device with a control light beam including visible light and a light receiving device that receives the control light beam and extracts control information. By using visible light as the control light, the remote operability of the device to be controlled is improved. In addition, since the influence of disturbance light can be reduced, the control target device can be remotely operated even in the presence of disturbance light such as room illumination light or sunlight.
1 制御対象装置(室内照明器具)
2 制御対象装置(表示ボード)
2a 表示部
2b 印刷部
2c プロジェクタ
3 制御対象装置(遊具モデル自動車)
5 制御光線出力装置
10 基板(透明基板)
11 光透過性電極層
12 光電変換層
13 背面電極層
15 光電変換部
17 封止部
17a 乾燥剤
17b 封止材
17c 封止接着樹脂
20,20A 受光部
21 増幅部およびIV変換部
22 極性変換部
23 AD変換回路
24 OR回路
25 論理回路
26 出力回路
30 信号処理部
40,40A 受光装置
50,50A,50B 遠隔制御システム
CB 制御光線
CE 列電極群
CI 制御情報
ES 電気信号
Hu 人間
IR 制御光線照射領域
LR 受光領域
RE 行電極群
TC 透明導電膜
1 Controlled device (indoor lighting equipment)
2 Controlled device (display board)
2a Display unit 2b Printing unit 2c Projector 3 Control target device (playing equipment model car)
5 Control beam output device 10 Substrate (transparent substrate)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Light transmissive electrode layer 12
Claims (8)
前記受光部は、受光面側に光透過性電極層が配置され、該光透過性電極層の背面側に光電変換層を介して背面電極層が配置された複数の光電変換部を有し、
前記信号処理部は、前記複数の光電変換部の少なくとも1つが前記制御光線を受光したときに前記制御情報を取り出して前記制御対象装置に送る遠隔制御システム。 Control target device, control light output device capable of outputting control light including control information for remotely operating the control target device, and light reception for converting the control light into an electrical signal when the control light is received And a light receiving device having a signal processing unit that extracts the control information from the electrical signal and sends the control information to the control target device,
The light receiving unit includes a plurality of photoelectric conversion units in which a light transmissive electrode layer is disposed on a light receiving surface side, and a back electrode layer is disposed on the back side of the light transmissive electrode layer via a photoelectric conversion layer,
The signal processing unit is a remote control system that takes out the control information and sends it to the device to be controlled when at least one of the plurality of photoelectric conversion units receives the control light beam.
前記受光部は、受光面側に光透過性電極層が配置され、該光透過性電極層の背面側に光電変換層を介して背面電極層が配置された複数の光電変換部を有し、
前記信号処理部は、前記複数の光電変換部の少なくとも1つが前記制御光線を受光したときに前記制御情報を取り出して前記制御対象装置に送る受光装置。 When receiving a control beam including control information for remotely operating the control target device, a light receiving unit for converting the control beam into an electrical signal, and extracting the control information from the electrical signal and sending the control information to the control target device A light receiving device having a signal processing unit,
The light receiving unit includes a plurality of photoelectric conversion units in which a light transmissive electrode layer is disposed on a light receiving surface side, and a back electrode layer is disposed on the back side of the light transmissive electrode layer via a photoelectric conversion layer,
The signal processing unit is a light receiving device that takes out the control information and sends it to the device to be controlled when at least one of the plurality of photoelectric conversion units receives the control light beam.
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WO2018055861A1 (en) * | 2016-09-26 | 2018-03-29 | 株式会社日立製作所 | Mobile object control device and mobile object control system |
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