JP2012147264A - 遠隔操作装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ワイヤレス通信機能並びにＩＣカードのリーダーライター機能を低コストで装備した、優れた遠隔操作装置を提供する。
【解決手段】リモコン操作に関する処理を行なう主要基板上に、アンテナを含む無線通信用の回路モジュール、並びに、アンテナを含む非接触通信用の回路モジュール、１チップ・マイクロコンピューターを始めほとんどすべての回路部品を配置する。また、主要基板の反対側の面には、キー・マトリクス回路、高周波回路のグラウンド・パターン、並びに、スイッチ用のカーボン電極パターンが実装される。
【選択図】 図４

Description

本発明は、テレビ本体などの制御対象機器を遠隔操作する遠隔操作装置に係り、特に、ワイヤレス・ネットワークを用いて制御対象機器と双方向通信する遠隔操作装置に関する。

現在、テレビ受像機やＡＶ機器、その他多くの情報機器において、リモコンを用いた遠隔操作が広く採用されている。

リモコンの通信手段として、赤外線通信が用いられてきた。赤外線通信は、安価であるという利点があるが、一方向通信に限定されることや、指向性があるという欠点がある。これに対し、ワイヤレス・ネットワークを通信手段に用いる無線通信ＲＦ方式のリモコン・システムによれば、ホスト機器との間で双方向通信が可能であり、通信範囲も拡大する。

例えば、Ｚｉｇｂｅｅ ＲＦ４ＣＥ（以下、「ＲＦ４ＣＥ」とする）は、主にコンシューマー・エレクトロニクス製品向けに策定されたリモート・コントロール機能の標準規格である。ＲＦ４ＣＥのＰＨＹ／ＭＡＣ層のインターフェースには、ＩＥＥＥ（Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ）８０２．１５．４が使用されている。ＩＥＥＥ８０２．１５．４は、無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）規格のＩＥＥＥ ８０２．１１ｂと同じ２．４ＧＨｚ周波数帯を、１６のチャンネルに分割して利用する。

例えば、ＩＥＥＥ８０２．１５．４で規定されるワイヤレス・ネットワークを利用し、干渉を回避しながらリモコン操作を可能とする遠隔制御システムについて提案がなされている（例えば、特許文献１を参照のこと）。

また、ＩＥＥＥ８０２．１５．４で規定されるワイヤレス・ネットワークを利用して電子機器を遠隔操作するとともに、ＩＣカードのリーダーライターを備え、電子機器にＩＣカードを適用させて処理を行なう遠隔操作装置について提案がなされている（例えば、特許文献２を参照のこと）。

従来の、ＲＦ方式のリモコンは、アンテナを含むＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）回路モジュールが、リモコン操作に関する処理を行なう主要基板とは別基板として取り付けられている。付言すれば、ＩＣカードのリーダーライター用の回路モジュールも、主要基板とは別基板として取り付けられている（例えば、特許文献２を参照のこと）。ＲＦ回路モジュールを別基板として構成すると、主用回路とは別にして開発設計を行ない、あるいは適当なベンダーからモジュール基板の供給を受けることができるなどの利点がある。他方、別基板を主要基板の製造工程まで搬送するため、物流が複雑化する。また、主要基板と別基板を接続するためのコネクターやケーブルの部品コストがかかり、製品全体のコスト増を招来する。また、主要基板に別基板を取り付ける工程の分だけ、製造コストが増す。付言すれば、別基板の分だけ、製品の体積が増してしまう。

特開２００９−２６７５６０号公報 特開２００９−１４１７８６号公報

本発明の目的は、ワイヤレス・ネットワークを用いて制御対象機器と好適に双方向通信することができる、優れた遠隔操作装置を提供することにある。

本発明のさらなる目的は、ワイヤレス通信機能を低コストで装備した、優れた遠隔操作装置を提供することにある。

本発明のさらなる目的は、ワイヤレス通信機能並びにＩＣカードのリーダーライター機能を低コストで装備した、優れた遠隔操作装置を提供することにある。

本願は、上記課題を参酌してなされたものであり、請求項１に記載の発明は、
装置筐体に内蔵される主要基板と、
前記主要基板の第１の面に配置された、アンテナを含む無線通信モジュールと、無線通信を介した遠隔操作の処理を行なう制御回路と、
前記主要基板の第２の面に配置された、グラウンド・パターンと、遠隔操作キーのマトリクス回路と、
を具備する遠隔操作装置である。

本願の請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の遠隔操作装置は、主要基板の第１の面に配置された、アンテナを含む非接触通信モジュールをさらに備えている。

本願の請求項３に記載の発明によれば、請求項１に記載の遠隔操作装置が備える無線通信モジュールのアンテナは、前記主要基板の第１の面にパターンが形成された平衡型又は不平衡型のアンテナからなる。

本願の請求項４に記載の発明によれば、請求項１に記載の遠隔操作装置が備える無線通信モジュールのアンテナは、前記主要基板の第１の面にパターンが形成された、２つのダイポール・アンテナを組み合わせたダイバーシティ・アンテナからなる。

本願の請求項５に記載の発明によれば、請求項１に記載の遠隔操作装置が備える制御回路は、前記アンテナを含む前記無線通信モジュールによる無線通信の上位プロトコル層の処理と、遠隔操作のための処理で共用される。

本願の請求項６に記載の発明によれば、請求項１に記載の遠隔操作装置が備える主要基板の第２の面に配置されたグラウンド・パターンは、高周波部に限定される。

本願の請求項７に記載の発明によれば、請求項１に記載の遠隔操作装置が備える主要基板の第２の面には、前記グラウンド・パターン及び前記遠隔操作キーのマトリクス回路が形成された後、ソルダー・レジスト層を介して、前記遠隔操作キーのスイッチ用のカーボン・パターンが形成されている。

本発明によれば、ワイヤレス通信機能を低コストで装備した、優れた遠隔操作装置を提供することができる。

また、本発明によれば、ワイヤレス通信機能並びにＩＣカードのリーダーライター機能を低コストで装備した、優れた遠隔操作装置を提供することができる。

本発明に係る遠隔操作装置は、リモコン操作に関する処理を行なう主要基板上に、アンテナを含む無線通信用の回路モジュール、並びに、アンテナを含む非接触通信用の回路モジュールを搭載することにより、低コストで製造が可能であるとともに、装置を薄型化することができる。

本発明のさらに他の目的、特徴や利点は、後述する本発明の実施形態や添付する図面に基づくより詳細な説明によって明らかになるであろう。

図１は、ＲＦ方式のリモコン・システム１の構成を模式的に示した図である。 図２は、リモコン１００の機能的構成例を示した図である。 図３は、図２に示したリモコン１００の各回路モジュール１０１〜１００の主要基板上での配置場所を概略的に示した図である。 図４は、図３に示した主要基板表面の回路実装例を示した図である。 図５は、主要基板の反対側の面の実装例を示した図である。 図６は、主要基板の断面構成を模式的に示した図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。

図１には、ＲＦ方式のリモコン・システム１の構成を模式的に示している。図示のリモコン・システム１は、遠隔操作装置（リモート・コントローラ、以下、「リモコン」という。）１００と、リモコン１００との間で無線通信を行なう電気機器の一例であるテレビジョン受像機２００で構成される。

リモコン１００は、テレビジョン受像機２００に対するユーザーの操作に基づく操作信号を入力する操作キーが配列されたキー操作部の他に、ＩＣカード（図示しない）に記録された情報の読み出し及び書き込みを行なうリーダーライター機能を備えている。

一方、テレビジョン受像機２００は、通常のテレビジョン放送受信機としての機能を備えている。テレビジョン受像機２００は、その他に、インターネットに接続する機能を有してもよく、サービス・プロバイダーが提供する映画、アニメーション、ドラマ、スポーツ、ゲームなどのコンテンツを、インターネットを介してダウンロードして再生することが可能である。

リモコン１００とテレビジョン受像機２００間でのリモコン・コードの送信を含む通信には、ＲＦ４ＣＥ規格（前述）が適用され、２．４ＧＨｚ周波数帯のＲＦ信号を用いた双方向通信が可能である。

リモコン１００が有するリーダーライターは、無変調電波を発振して、ＩＣカードに対して非接触で情報の読み出し及び書き込みを行なう。ＩＣカードには、コンテンツの購入時に課金処理される電子マネー、電気機器とアクセスを可能にするための暗証番号やパスワード、認証情報などが書き込まれ、ＩＣカードからの認証情報の読み取りや、ＩＣカードに格納されている価値情報を利用することができる。例えば、有料コンテンツの利用料を、リモコン１００にＩＣカードをかざしてリーダーライターを介して支払うこともできる。

図２には、リモコン１００の機能的構成例を示している。図示のリモコン１００は、テレビジョン受像機２００との間で無線通信を行なうためのアンテナ１０１と、アンテナ１０１を介してＲＦ信号を送受信するＲＦ送受信部１０２と、ＣＰＵ１０３と、ＣＰＵ１０３に接続されたメモリー１０４と、キー操作部１０５と、ＩＣカードに記録された情報の読み出し及び書き込みを行なうリーダーライター１０６と、ＩＣカードに対して電磁的相互作用を行なわせるためのアンテナ１０７と、各部に電力を供給する電池・電源部１０８を備えている。

リーダーライター１０６は、ＲＦＩＤにおける電磁波周波数１３．５６ＭＨｚの電磁誘導方式を用いてアンテナ１０７とＩＣカード（図示しない）が備えるアンテナとを磁束結合させて、ＩＣカードに対して信号の送受信を行なう。具体的には、アンテナ１０７に電流を流してカード情報読み取り部位に交流磁界を発生させ、この部位まで近接されたＩＣカード内のアンテナコイルに交流電圧を誘起させる。この交流電圧は、ＩＣカード内で直流電圧に変換され、これによりＩＣチップが動作する。また、ＩＣカードのアンテナに電流を流すと磁界が発生し、アンテナ１０７に影響を与える。通信方式は、例えばＩＳＯ／ＩＥＣ ＩＳ １８０９２（ＮＦＣ ＩＰ−１）などのＲＦＩＤに関する国際標準に則っており、０〜数十ｃｍ程度の伝送距離でＩＣカードとのセキュアなデータ伝送を行なうことができる。

キー操作部１０５は、例えばチャンネル選択キー、音量キー、決定キーなどのユーザー操作に基づくテレビジョン受像機２００に対するリモコン・コードを入力するための操作キーが配列されている。

メモリー１０４には、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）とＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）が含まれる。ＣＰＵ１０３は、メモリー１０４のＲＯＭに記録されているプログラムを読み出してメモリー１０４のＲＡＭ上に展開して実行し、リモコン１００内の信号処理全般を制御する。なお、ＣＰＵ１０３とメモリー１０４を併せて、１チップ・マイクロコンピューターで構成することもできる。

ＲＦ送受信部１０２は、アンテナ１０１を介して、ＲＦ４ＣＥに則って主にＰＨＹ／ＭＡＣ層の処理を行なう。ＲＦ送受信部１０２は、ＣＰＵ１０３の制御に基づいて、テレビジョン受像機２００に対し、テレビジョン受像機２００に対する音量調節、チャンネル切り替えなどのリモコン・コードを送信したり、ＩＣカードに読み出し及び書き込みする情報を送受信したりする。ＩＣカードに対して読み出し及び書き込みを行なうデータが大容量であっても、リモコン１００は、無線通信により高速に送受信することが可能である。

電池・電源部１０８は、リモコン１００を駆動するための電池とともに、リーダーライター１０６がＩＣカードに対して情報の読み出し及び書き込みを行なうための電流を供給する電源を備えている。

なお、テレビジョン受像機２００の構成は、本発明の要旨に直接関連しないので、本明細書では詳細な説明を省略する。

テレビジョン受像機２００に対する音量調節、チャンネル切り替えなどのユーザー操作がリモコン１００のキー操作部１０５で行なわれた場合、リモコン１００のＣＰＵ１０３は、ユーザー操作に対応したリモコン・コードを、ＲＦ送受信部１０２並びにアンテナ１０１を介して、テレビジョン受像機２００へ送信する。

また、ユーザーは、インターネットからコンテンツを購入しようとする場合、テレビジョン受像機２００が表示する操作画面を見ながらリモコン１００のキー入力部を操作して、購入するコンテンツを選択して決定する。

例えば、ユーザーがＩＣカードを用いてコンテンツの購入代金を支払うことを選択して決定した場合には、テレビジョン受像機２００側からは、リモコン１００に対してＩＣカードと通信を行なう旨の情報が無線送信される。これに対し、リモコン１００のＣＰＵ１０３は、リーダーライター１０６の電源をオンにしてＩＣカードの読み出し及び書き込みに必要な電磁波をアンテナ１０７から発生させ、ＩＣカードに記録されている情報の読み出しを行なう。ＩＣカードから読み出された情報は、ＲＦ送受信部１０２及びアンテナ１０１を介してテレビジョン受像機２００に送信される。また、テレビジョン受像機２００側からは、情報をリモコン１００に無線送信し、リモコン１００のＣＰＵ１０３にＩＣカードへの情報の読み出し及び書き込みを行なわせることにより、ＩＣカードを用いた代金の支払い処理が完了する。その後、ＣＰＵ１０３は、リーダーライター１０６の電源をオフにする。

上述したように、リモコン１００は、アンテナ１０１及びＲＦ送受信部１０２からなる無線通信機能と、アンテナ１０７及びリーダーライター１０６からなる非接触通信機能という２系統の通信機能を備えている。従来、リモコンでは、アンテナを含む無線通信用の回路モジュール、並びに、アンテナを含む非接触通信用の回路モジュールを、リモコン操作に関する処理を行なう主要基板とは別基板として取り付けられている。既に述べたように、主要基板とは別基板があると、物流が複雑化する、製造コストや部品コストが増大する、製品の体積が膨らむ、といった問題がある。そこで、本発明者らは、アンテナを含む無線通信用の回路モジュール、並びに、アンテナを含む非接触通信用の回路モジュールを、オンボード化して、コスト削減並びに省スペース化を図ることを提案する。以下では、リモコン操作に関する処理を行なう主要基板上に、アンテナを含む無線通信用の回路モジュール、並びに、アンテナを含む非接触通信用の回路モジュールを配置する実装例について詳解する。

図３には、図２に示したリモコン１００の各回路モジュール１０１〜１０７の主要基板の片方の面Ａ上での配置場所を概略的に示している。また、図４には、図３に示した基板表面Ａの実装例を示している。但し、主要基板は両面基板であり、キー操作部１０５は、図示しない主要基板の反対側の面Ｂに実装されている（後述）。また、図４には、回路モジュール１０１〜１０７（但し、キー操作部１０５を除く）以外のさまざまな回路部品が実装されているが、本発明の要旨には直接関連しないので、以下では詳細な説明を省略する。

ＲＦ送受信部１０２のアンテナ１０１は、２本のダイポール・アンテナを組み合わせたダイバーシティ方式を採用している。一方のダイポール・アンテナ１０１Ａが短辺の端縁に沿って配置され、他方のダイポール・アンテナ１０１Ｂは、上記短辺に隣接する長辺の端縁に沿って配置されている。

ダイポール・アンテナは、それぞれ使用波長λの４分の１の長さを持つ２本の導線を電源の正負の電極に接続した構造をなし、全体として半波長のサイズとなる。従来のようにアンテナ１０１及びＲＦ送受信部１０２からなる無線通信モジュールを別基板にすると、小面積の別基板上にダイバーシティ・アンテナを装備することは困難であり、チップ・アンテナを使用せざるを得ず、送受信感度が劣る。これに対し、図４に示すように、主要基板上に無線通信モジュールを主要基板にオンボード化することで、ダイバーシティ・アンテナを低コストで装備することができる。

アンテナ１０１にダイポール・アンテナのような平衡型アンテナ・ラインを用いることで高感度となり、バランを削除することができる。また、ダイバーシティ方式を構成することで、フェージング耐性が向上する。

なお、高周波グラウンド回路はすべて、主要基板の反対側の面Ｂに形成する。ここで、グラウンド面積を十分確保できない場合には、アンテナ１０１のパターンを平衡型にするが、グラウンド面積を十分確保できる場合には不平衡型のアンテナ・パターンにする。平衡型にすれば、アンテナ素子自体はサイズが大きくなるが、グラウンド面積は小さくて済む。他方、不平衡型のアンテナは、アンテナ素子のサイズは小さくなるが、グラウンド面積を十分確保しなければならない。本実施形態では、面Ａでアンテナ素子の面積を確保できるが、面Ｂではグラウンド面積を確保し難いので、平衡型のアンテナを採用している。

ＲＦ送受信部１０２は、ＲＦ４ＣＥに則って主にＰＨＹ／ＭＡＣ層の処理を行ない、ＭＡＣ層より上位の通信プロトコル処理は、ＣＰＵ１０３に委ねる。従来のようにンテナ１０１及びＲＦ送受信部１０２からなる無線通信モジュールを別基板にすると、ＭＡＣ層より上位の通信プロトコル処理を行なう回路モジュールを別基板上に搭載することになる。これに対し、図３、図４に示すように、主要基板上に無線通信モジュールを主要基板にオンボード化する場合、ＣＰＵ１０３（具体的には、ＣＰＵ１０３とメモリー１０４からなる１チップ・マイクロコンピューター）を、リモコン操作の処理とＭＡＣ層より上位の通信プロトコル処理のために共用することができ、共用できる分だけ回路コストを削減することができる。

リーダーライター１０６のアンテナ１０７は、導線パターンをコイル状に巻いたループ・アンテナであり、主要基板の中央付近に形成されている。従来のように非接触通信モジュールを別基板にする場合、ループ・アンテナを形成した別基板を、リモコン１００の筐体付近に配置することで、筐体表面のカード情報読み取り部位で発生する交流磁界の強度を高めることができる。別基板にすると、ループ・アンテナの巻数は１巻きでも十分である。これに対し、図３、図４に示すように非接触通信モジュールを主要基板にオンボード化すると、アンテナ１０７は筐体表面のカード情報読み取り部位から離間してしまう。カード情報読み取り部位で十分な強度の交流磁界を発生させるためには、アンテナ１０７の巻数を６巻き程度に増やす必要がある。

上述のように、無線通信モジュール並びに非接触通信モジュールを主要基板の一方の面にオンボード化すると、面Ａ上で回路を実装する密度が高くなり、配線設計が複雑化する。そこで、実装面積を確保するために、高周波グラウンド回路はすべて主要基板の反対側の面Ｂに実装する。また、キー操作部１０５のキー・マトリクス回路も、主要基板の反対側の面Ｂに実装する。

図５には、主要基板の反対側の面Ｂの実装例を示している。主要基板の反対側の面Ｂには、キー操作部１０５のキー・マトリクス回路、高周波回路のグラウンド・パターン、並びに、スイッチ用のカーボン電極パターンが実装される。図示の例では、最上位層に形成されたカーボン電極パターンが、キー配列に沿って規則的に配置されている様子が示されている。

図３並びに図４を参照しながら既に説明したように、無線通信モジュールとしてのアンテナ１０１及びＲＦ送受信部１０２、１チップ化されたＣＰＵ１０３及びメモリー１０４、非接触通信モジュールとしてのリーダーライター１０６及びアンテナ１０７の各回路部品や、その他の機能部品・回路が、主要基板の一方の面に配置される。

また、キー操作部１０５のキー・マトリクス回路、高周波回路のグラウンド・パターン、並びに、スイッチ用のカーボン電極パターンが、主要基板の反対側の面Ｂに形成される。上記の回路部品以外で広い面積を必要とするパターンを、なるべく主要基板の反対側の面Ｂに配置するようにしている。また、主要基板の２層化を実現するために、グラウンドは高周波部のみに限定して、面積の削減を図っている。

図６には、主要基板の断面構成を模式的に示している。主要基板の反対側の面Ｂを高密度化するために、まず主要基板の面Ｂにグラウンド・パターン並びにキー・マトリクス回路を形成し、その上にソルダー・レジスト層を設け、さらにその上に、キー操作部１０５のスイッチ用にカーボン・パターン（図５を参照のこと）を形成している。これにより、主要基板の、回路部品が配置される一方の面Ａに広い面積を確保して、各種アンテナ配置の自由度を挙げることができる。図４に示した例では、無線通信用に、広い面積を要するダイポール・アンテナ（平衡型アンテナ）１０１Ａ、１０１Ｂを２つ配置して、ダイバーシティ・アンテナを構成している。勿論、逆Ｆ型アンテナなどの不平衡型アンテナを用いることもできる。さらに、非接触通信用に、複数回巻いたループ状のアンテナ１０７のパターンも形成される。

以上、特定の実施形態を参照しながら、本発明について詳細に説明してきた。しかしながら、本発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者が該実施形態の修正や代用を成し得ることは自明である。

本明細書では、リモコンとリモコン操作の対象となるホスト機器からなるリモコン・システムにおいてリモコンとして動作する遠隔操作装置に適用した実施形態を中心に説明してきたが、本発明の要旨はこれに限定されるものではない。双方向通信を行なうさまざまなワイヤレス通信システムで使用される遠隔操作装置に、同様に、本発明を適用することができる。また、本明細書では、ＲＦ４ＣＥに則ったリモコン・システムに関する実施形態を中心に説明してきたが、本発明の要旨は特定の標準規格に限定されるものではない。

要するに、例示という形態で本発明を開示してきたのであり、本明細書の記載内容を限定的に解釈するべきではない。本発明の要旨を判断するためには、特許請求の範囲を参酌すべきである。

１００…リモコン
１０１…アンテナ
１０２…ＲＦ送受信部
１０３…ＣＰＵ
１０４…メモリー
１０５…キー操作部
１０６…リーダーライター
１０７…アンテナ
１０８…電池・電源部
２００…テレビジョン受像機

Claims (7)

1. 装置筐体に内蔵される主要基板と、
   前記主要基板の第１の面に配置された、アンテナを含む無線通信モジュールと、無線通信を介した遠隔操作の処理を行なう制御回路と、
   前記主要基板の第２の面に配置された、グラウンド・パターンと、遠隔操作キーのマトリクス回路と、
   を具備する遠隔操作装置。
2. 前記主要基板の第１の面に配置された、アンテナを含む非接触通信モジュールをさらに備える、
   請求項１に記載の遠隔操作装置。
3. 前記無線通信モジュールのアンテナは、前記主要基板の第１の面にパターンが形成された平衡型又は不平衡型のアンテナからなる、
   請求項１に記載の遠隔操作装置。
4. 前記無線通信モジュールのアンテナは、前記主要基板の第１の面にパターンが形成された、２つのダイポール・アンテナを組み合わせたダイバーシティ・アンテナからなる、
   請求項１に記載の遠隔操作装置。
5. 前記制御回路は、前記アンテナを含む前記無線通信モジュールによる無線通信の上位プロトコル層の処理と、遠隔操作のための処理で共用される、
   請求項１に記載の遠隔操作装置。
6. 前記主要基板の第２の面に配置されたグラウンド・パターンは、高周波部に限定される、
   請求項１に記載の遠隔操作装置。
7. 前記主要基板の第２の面には、前記グラウンド・パターン及び前記遠隔操作キーのマトリクス回路が形成された後、ソルダー・レジスト層を介して、前記遠隔操作キーのスイッチ用のカーボン・パターンが形成される、
   請求項１に記載の遠隔操作装置。