JP2011525762A - 赤外線受信機回路 - Google Patents

Abstract

本発明は、増幅回路と、復調器とを備えた、搬送波変調赤外線信号を処理する赤外線受信機回路に関する。増幅回路または増幅回路の下流に接続された帯域通過フィルタの出力信号を閾値と比較することでデジタル化してパルス列信号を生成するように設計された比較器が設けられ。受信機回路は、比較器のパルス列信号および復調器の出力信号を互いに論理的にリンクさせてパルス列信号から赤外線信号に対応する付加的な出力信号を抽出するように設計されている論理回路を備える。

Description

本発明は、増幅器回路と、増幅器回路の下流に接続された復調器とを備え、増幅器回路または増幅器回路の下流に接続された帯域通過フィルタの出力信号を閾値と比較することでデジタル化してパルス列信号を生成するように適合された比較器が設けられた、搬送波変調赤外線信号の処理用の赤外線受信機回路に関する。

このような赤外線信号（ＩＲ信号）を生成するために、例えば振幅変調またはデジタル変調処理を用いて制御コマンドまたは他のデータが搬送波信号上に変調される。このような赤外線信号は例えば、リモコン装置により送信されて、テレビ受像機やＤＶＤ装置の制御に利用できる。各装置には通常フォトダイオードが配置されて、その出力端は、名称のとおりの赤外線受信機回路（ＩＲ受信機回路）の入力端に接続される。フォトダイオードは、赤外線スペクトル域で送信されて受信された信号を電気信号（光電流）に変換する。これらの電気信号は、ＩＲ受信機回路内で増幅され、好ましくは帯域通過フィルタリングされ、次いで復調され、それによって、赤外線信号で符号化された制御コマンドまたは他のデータセットは、既に復調された出力信号の形態でＩＲ受信機回路の出力端において出力可能となる。

具体的にはそのようなＩＲ受信機回路は、受信特性に従ってＩＲ受信機回路の増幅を調整可能な自動増幅調整器を備えており、それによって受信信号の高感度が達成されると同時に、例えば外部光に由来する干渉の影響が大幅に抑制される。

自動増幅調整器は、欧州特許第１２３８４６８Ｂ１号における調整論理部を含む調整回路と、調整増幅器とから構成され、この欧州特許第１２３８４６８Ｂ１号の開示内容はここで本願の内容に含まれる。この目的のために、調整論理部は、比較器（欧州特許第１２３８４６８Ｂ１号には明示的には記載されていない）を有しており、この比較器は、帯域通過フィルタの出力信号を調整閾値と比較し、帯域通過フィルタの出力信号が調整閾値を超えた場合、方形パルスを生成する。比較器の出力信号は、モノフロップ（ｍｏｎｏｆｌｏｐ）（欧州特許第１２３８４６８Ｂ１号には明示的には記載されていない）を制御するが、このモノフロップは、予め設定された時間、比較器がそのような方形パルスを生成した場合、各場合に設定されて、予め設定された時間を超える調整増幅器の増幅を継続して低減する。モノフロップがもはや設定されなくなるとすぐに、調整増幅器の増幅は再び継続して増加する。

最初に説明した赤外線信号については、一般にさまざまな符号化処理、変調処理や、使用されるさまざまな搬送波周波数が知られている。既知のさまざまな処理では、光学的干渉の影響を抑制することは一般的である。従って、例えば互いに空間的に近接した複数の装置を何ら相互の影響を生じさせずに別々のリモコン装置を使って制御することも可能である。すなわち、遠隔制御信号の伝達は一般に、関連装置（例えばテレビ受像機）の対応する制御を生じさせるだけであり、さらなる装置（例えばＤＶＤプレーヤー）によって望ましくないようには制御コマンドとして解釈されないことも保証されており、結局、さらなる装置は、それに関連するそれ自体のリモコン装置を有することになる。

しかしながら、複数の装置を１つの共通リモコン装置で制御して、既存装置それぞれに別々の関連するリモコン装置を設ける必要をなくすことが望まれることもある。これは特に、例えばテレビ受像機に加えて、もともとそれぞれに別々のリモコン装置が設けられているさらなる装置であるテレビ受像機用のセットトップボックスやＤＶＤプレーヤーを制御可能ないわゆるマルチメディアパソコンのＩＲ受信モジュールで実現可能である。マルチメディアパソコンのＩＲ受信モジュールは、内部に設けられたいわゆるブラスターユニットすなわち赤外線送信機によってさらなる装置のＩＲ受信機に光学的に接続されるので、共通リモコン装置とＩＲ受信モジュールとを介して遠隔制御が可能となる。この目的のために必要とされる制御コマンドの教示は、さらなる装置のもともとあるリモコン装置の赤外線遠隔制御信号を用いて行うことができ、すなわち、ＩＲ受信モジュールは、できる限りもとのものと変わらないように、教示された制御コマンドを再現できる必要がある。

単一の共通リモコン装置が望まれていることとは別に、最初の名称のとおりのＩＲ受信機回路が、受信赤外線信号を増幅し、それを再び増幅形態で、しかも特に依然として変調形態で出力する、いわゆる拡張器の構成要素となることも望まれている。

本発明の目的は、より簡単な方法で、上述した機能を特に干渉場の存在下で提供する、最初の名称のとおりの種類のＩＲ受信機回路を提供することである。

この目的は、請求項１の特徴を有するＩＲ受信機回路によって達成されるが、これは、特に受信機回路が、比較器のパルス列信号および復調器の出力信号を互いに論理的にリンクさせてパルス列信号から赤外線信号に対応する付加的な出力信号を抽出するように適合されている論理回路を含むからである。

いわゆるバーストの特定のシーケンスによって、例えば、パルス符号変調（ＰＣＭ）、二相マーキングまたはパルス幅変調（ＰＷＭ）などによって符号化された赤外線信号が、ＩＲ受信機回路によって受信された場合、各バーストの各振動は、対応して低くなるように選択されている比較器閾値を超えているので、赤外線信号の搬送波信号の周波数を有する各バーストの受信の間、名称のとおりの比較器がデジタルパルス列信号を生成する。その結果、受信赤外線信号は依然として変調されたデジタル出力信号としてマッピングされる。この出力信号は、通常ＩＲ受信機回路によって出力される復調器の出力信号に加えて、提供される。

この観点から、比較器により生成されるパルス列信号が実際にも、赤外線信号にすなわち望ましい信号に対応する信号であることを保証するためには、赤外線信号のバーストの受信が復調器の出力信号に基づいて決定されるとき、同時に、パルス列信号は付加的な出力信号の生成に使用されるだけである。

このようにして抽出されたパルス列信号は次いで、最初に説明した目的に、例えば拡張器の機能として使用可能である。

閾値比較のために名称のとおりの比較器に供給される信号は、信号増幅の後、特に帯域通過フィルタリングまたは任意の他のさらなる信号処理の後で、なお最後の復調の前に、ＩＲ受信機回路の信号処理経路から取られる。

論理回路は、簡単な論理ゲート、特にＡＮＤゲートとすることができる。論理ゲートの２つの入力の一方またはそれぞれは、反転入力とすることができ、その結果、比較器のパルスシーケンス信号および／または復調器の出力信号は、最終的に反転信号として論理ゲートに供給される。従ってこの場合、受信機回路の名称のとおりの付加的な出力信号は、本質的にデジタル（離散信号レベル）である。

デジタル論理回路の代替として、論理回路はアナログ論理回路として作成することもでき、比較器のパルス列信号は、名称のとおりの付加的な出力信号における赤外線信号の搬送波信号上に変調され、実質的に正弦波である。従ってこの場合、付加的な出力信号は、アナログであるか、または準デジタルに過ぎない。例えば、簡単な実施例では、名称のとおりの論理回路は、慎重に過変調されないトランジスタを有することができる。

比較器によって生成されるパルス列信号は、復調器の出力信号との論理的なリンクのためだけに使用されるという条件を通常つけることができる。すなわち、名称のとおりの比較器はもっぱら、説明された付加的な出力信号の生成のために役立つことができる。しかしながら増幅器回路は好ましくは、調整増幅器を含み、増幅器回路または帯域通過フィルタの出力端に接続された調整論理部が、調整増幅器の自動増幅調整のために設けられ、比較器は、いずれにしろ存在する調整論理部の構成要素である。従ってこの場合、従来技術に関連して上に説明したような自動増幅調整の目的で既に存在する比較器が、本発明を実現するのに使用可能である。特にこの場合、比較器の名称のとおりの閾値は、増幅器回路の出力信号の零入力レベルとは異なる値に対応する。

これとは対照的に、本発明の別の実施例によれば、比較器の閾値は、少なくとも実質的に、増幅器回路または帯域通過フィルタの出力信号の零入力レベルに対応する（閾ゼロ）。これは有利であるが、その理由はこの場合、図面についての下記の説明に関連して明らかとなるように、関連するバーストの継続時間に特によく対応する継続時間を有する最大長さのパルス列信号が抽出できるからである。

この態様ではそれは、比較器の名称のとおりの閾値が、赤外線信号の復調のために復調器で考慮される閾値より少なくとも低い場合に望ましい。

本発明のさらなる有利な実施例は、図面についての下記の説明、図面、従属請求項に述べられる。

本発明は、図面に関連する以下の説明における実施例によってのみ説明される。図面は以下のとおりである。

本発明によるＩＲ受信機回路のブロック図。 図１によるＩＲ受信機回路の復調器のブロック図。 図２による復調器の機能を説明するための論理図。 図１によるＩＲ受信機回路によって生成されたさまざまな信号。

図１は、ＩＲ受信機回路１０とその周囲のブロック図を示す。光送信ダイオード６によって送信された搬送波変調データは、フォトダイオード５によって赤外線パルスとして受信される。例えば３８ｋＨｚの搬送波周波数でフォトダイオード５に入射した赤外線パルスは、そこで電流信号Ｓ_INに変換され、電流信号Ｓ_INは次いで、ＩＲ受信機回路１０の入力端子１１に供給される。これらの電流信号Ｓ_INは、電流信号Ｓ_INを増幅し、それらを電圧信号に変換するトランスインピーダンス増幅器として機能する入力回路１に供給される。これに関しては、生成される電圧は、下流の信号調整段においてノイズ部分が無視できるように十分に大きいものである必要がある。下流の信号調整部２において、これらの電圧信号は、調整増幅器２１によって再び増幅され、リミッタ２２により制限され、次いで帯域通過フィルタ２３でフィルタリングされる。

リミッタ２２による信号制限は、下流の帯域通過フィルタ２３の過変調を回避するため、および、例えば供給端子Ｖ_Sを介してＩＲ受信機回路１０に侵入するパルス状干渉を抑制するために必要である。帯域通過フィルタリングされた信号Ｂ_outは、信号調整部２に隣接する評価部３において復調器３１によって復調され、関連する負荷抵抗を用いて出力信号Ｓ_outとしてドライバトランジスタ３２を介してさらなる処理のためにマイクロコントローラ７で利用可能となる。

送信ダイオード６によって送信された所望の信号の増幅を最適化するため、従って、ＩＲ受信機回路の感度を最適化するために、ＩＲ受信機回路１０は、調整回路４を有しており、調整回路４は、調整信号を調整増幅器２１に供給するとともに、次には、ライン７５を介して帯域通過フィルタ２３の出力信号Ｂ_outを受け取る。入力信号Ｓ_INの増幅は入力信号の大きさに依存して変更されるので、この調整回路４の目的は、信号対ノイズ比を最適化することである。調整回路４は、調整論理部（自動利得制御装置（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｇａｉｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ）、ＡＧＣ）４１と、デジタル−アナログ変換器（Ｄｉｇｉｔａｌ／Ａｎａｌｏｇ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）（ＤＡＣ）４２とから構成される。調整論理部４１は、所望の信号を干渉信号から分離し、所望の信号について高い感度が達成されるようにできるだけ高いレベルに所望の信号の増幅を設定する。それと同時に、外部光などの干渉の影響が低減される。デジタル−アナログ変換器４２は、調整論理部４１によって生成されたデジタル増幅情報を調整増幅器２１のためのアナログ制御電圧に変換する。

復調器３１の機能は、図２と、図３による関連する図とについて以下に、より詳細に説明される。

図２によれば、帯域通過フィルタ２３に由来する出力信号Ｂ_outは、固定して設定された基準値である閾値電圧３１９を有する比較器３１１によってデジタル化されるが、この基準値は、帯域通過フィルタの零入力レベルに関連して信号に依存した複数の段に亘って設定することもできる。パルス列Ｃｏｍｐ_sigとして存在する比較器３１１のデジタル信号（図３の線３１１参照）は、アナログ積分器回路３１３において積分される。この積分器３１３は、それぞれ最大利得限界０％および１００％までの状態ＣＨＡＲＧＥ（チャージ）およびＤＩＳＣＨＡＲＧＥ（ディスチャージ）を知っており、それによって、制限された積分電圧曲線（図３の線３１３参照）が出力信号Ｉｎｔ_outとして生成される。シュミットトリガー３１６が、積分器３１３の出力端に設けられる。本願の実施例では、シュミットトリガー３１６の入力および出力のスイッチング閾値はそれぞれ、８０％および４０％（図３の線３１６参照）であり、すなわち、方形復調出力信号Ｄ_outの正フランクは、最大値の８０％である増加積分器値で生成され、負フランクは、４０％の積分器値であるフィードバック値で生成される。

調整増幅器２１の増幅調整のために、調整論理部は特に、比較器４１１（図１）を含んでおり、その一方の入力端には、帯域通過フィルタ２３の出力信号Ｂ_outが供給され、もう一方の入力端には、調整閾値Ｕ₀が供給される。調整は、従来技術に関連して上述したような方法で行われる。

増幅調整のために比較器４１１の出力信号を使用するのとは独立に、比較器４１１の出力端は、ＡＮＤゲート４１３の入力端に接続され、ＡＮＤゲート４１３のもう一方の入力端は、復調器３１の出力端（出力信号Ｄ_out）に接続される。

ＡＮＤゲート４１３の効果は、図４に示されており、図４では、復調器３１の出力信号Ｄ_out、ＡＮＤゲート４１３の出力信号Ｄ_out2、および帯域通過フィルタ２３の出力信号Ｂ_outが示されており、調整閾値Ｕ₀は、帯域通過フィルタ２３の出力信号Ｂ_outについて示されている。

領域Ｔにおける帯域通過フィルタ２３の出力信号Ｂ_outは、ＩＲ受信機回路１０によって受信された遠隔制御信号のバーストに対応する。領域Ｔでは、帯域通過フィルタの出力信号Ｂ_outの各振動が、調整閾値Ｕ₀を超えているので、図３のＣｏｍｐ_sig信号３１１のように生成される規則的なパルス列信号（単独では図示せず）が、領域Ｔにおいて比較器４１１によって生成され、この規則的なパルス列信号は、帯域通過フィルタ２３の出力信号Ｂ_outの周波数を有し、従って、遠隔制御信号の搬送波信号の周波数を有する。

比較器４１１によって生成されたパルス列信号は、ＡＮＤゲート４１３によって復調器３１の出力信号Ｄ_outと論理積演算されて、出力信号Ｄ_out2を生成し、出力信号Ｄ_out2は次いで同様に、遠隔制御信号の搬送波信号の周波数を有する。復調器３１の出力信号Ｄ_outとの論理積演算は、遠隔制御信号に基づかないパルスではなく、調整増幅器２１と、調整論理部４１を有する調整回路４との継続した調整活動に起因して生ずるパルスを除外するために実行され、それによって、遠隔制御信号に対応する出力信号Ｄ_out2の偽造が防止できる。

これに関しては、図４に示される出力信号Ｄ_out2のパルス群Ｇの継続時間は、復調器３１の出力信号Ｄ_outの方形信号Ｐの継続時間より若干短く、パルス群Ｇおよび方形信号Ｐは、同じバーストに基づいている。パルス群Ｐの相対的に短い継続時間は、復調器３１の方形信号Ｐが、積分器３１３、シュミットトリガー３１６の使用やその選択された設定値の使用に起因して、比較器４１１によって生成されるパルス列信号や基礎となるバーストから遅延する、という事実に起因する。しかしながら、これは、バーストがその継続時間に関してある許容誤差を通常有し得るので、それほど不利なことではない。

ＡＮＤゲートに供給されるパルス列信号の生成のために比較器４１１を使用することは、一般に半導体素子として作成される、既に存在するＩＲ受信機回路を使用できるという利点を有する。

代替として、帯域通過フィルタ２３の出力信号を帯域通過フィルタ２３の出力信号の零入力レベル（零レベル）またはこの零入力レベルとはほんのわずかに異なるレベルと比較する独立した比較器を設けることもできる。これによって、基礎となるバーストに関連する方形信号Ｐの遅延にもかかわらず、遠隔制御信号またはその搬送波周波数が２つのバースト間で検出可能でもあるので、復調器３１の出力信号Ｄ_outの方形信号Ｐの継続時間全体に亘って延在するパルス群Ｇが生成可能である。

復調器３１の出力信号Ｄ_outと論理積演算するために比較器３１１によって生成されるパルス列信号Ｃｏｍｐ_sigを使用することも通常可能である。

本発明によって、遠隔制御信号をマッピングする信号を簡単な方法で提供することができる。

１…入力回路
２…信号調整部
３…評価部
４…調整回路
５…フォトダイオード
６…送信ダイオード
７…マイクロコントローラ
１０…ＩＲ受信機回路
１１…入力端子
２１…調整増幅器
２２…リミッタ
２３…帯域通過フィルタ
３１…復調器
３２…ドライバトランジスタ
４１…調整論理部
４２…デジタル−アナログ変換器
７５…ライン
３１１…比較器
３１３…積分器回路
３１６…シュミットトリガー
３１９…閾値電圧
４１１…比較器
４１３…ＡＮＤゲート
Ｂ_out…帯域通過フィルタの出力信号
Ｃｏｍｐ_sig…パルス列信号
Ｄ_out…復調器の出力信号
Ｇ…パルス群
Ｉｎｔ_out…積分器の出力信号
Ｐ…方形信号
Ｓ_IN…電流信号
Ｓ_out…ドライバトランジスタの出力信号
Ｔ…領域
Ｕ₀…調整閾値
Ｖ_S…供給端子

Claims (6)

1. 増幅器回路（１、２１）と、増幅器回路の下流に接続された復調器（３１）とを備えた、搬送波変調赤外線信号の処理用の赤外線受信機回路（１０）であって、増幅器回路（１、２１）または増幅器回路（１、２１）の下流に接続された帯域通過フィルタ（２３）の出力信号（Ｂ_out）を閾値（Ｕ₀）と比較してそれからデジタルパルス列信号を生成するように適合された比較器（４１１）が設けられており、
   受信機回路（１０）は、比較器（４１１）のパルス列信号および復調器の出力信号（Ｄ_out）を互いに論理的にリンクさせてパルス列信号から赤外線信号に対応する付加的な出力信号（Ｄ_out2）を抽出するように適合されている論理回路（４１３）を含むことを特徴とする、搬送波変調赤外線信号の処理用の赤外線受信機回路（１０）。
2. 論理回路（４１３）は、論理ゲート、特にＡＮＤゲートとして構成されることを特徴とする請求項１記載の赤外線受信機回路。
3. 論理回路は、アナログ論理回路として、特に完全には最大利得に設定されないトランジスタで構成されることを特徴とする請求項１記載の赤外線受信機回路。
4. 閾値（Ｕ₀）は、復調器（３１）で赤外線信号の復調のために考慮される閾値（３１９）より低いことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の赤外線受信機回路。
5. 増幅器回路（１、２１）は、調整増幅器（２１）を含み、増幅器回路（１、２１）または帯域通過フィルタ（２３）の出力端に接続された調整論理部（４１）が、調整増幅器（２１）の自動増幅調整のために設けられ、比較器（４１１）は、調整論理部（４１）の構成要素であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の赤外線受信機回路。
6. 閾値（Ｕ₀）は、増幅器回路（１、２１）または帯域通過フィルタ（２３）の出力信号（Ｂ_out）の零入力レベルに対応することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の赤外線受信機回路。

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