JP2012506189A - 装置の制御 - Google Patents

Abstract

電気装置（４）の制御手段（６）を開示する。制御手段（６）は変調電磁放射を受信する受信器（１４）を具備する。受信した電磁放射は分析器（２０）で積分され、装置態様は電磁放射を感知したときに制御される。分析器（２０）で使用される積分期間は変調電磁放射のパルス周期よりも長く、装置態様は受信した電磁放射の変調とは関係なく制御される。
【選択図】図１

Description

本発明は、装置の制御、特に電灯のリモコン制御に関する。

電気装置の多くは装置に直接接続された器具で制御される。装置を制御する典型的な器具には、ボタン、マウス、タッチスクリーン、スイッチ、ダイアル等が含まれる。このような直接的な制御の短所は、利用者が装置のある場所にいる必要があること、またはケーブルが必要なことである。

電気装置はリモコンでも制御される。リモコンには、装置と無線で通信する上記器具も含まれる。リモコン制御の短所は、装置が解釈できる信号を発信する専用の発信器が必要となることである。その結果、利用者は各装置専用のリモコンを数多くためこむことになる。もう一つの短所は、装置自体とリモコンとの二つの部品を設計しなければならず、リモコンが装置の費用を増大しうることである。

この費用と複雑さの増大から、多くの装置にとってリモコンを具備するのは望ましくないことが証明されている。本発明の目的は、専用の発信器を使用することなく装置態様をリモコンで制御可能にすることである。

本発明における装置の制御手段は、変調電磁放射を受信する受信器と、受信した電磁放射を積分期間にわたり積分する手段と、電磁放射を感知したときに装置態様を制御する手段とを具備し、積分期間は変調電磁放射のパルス周期よりも長く、上記装置態様は受信した電磁放射の変調とは関係なく制御される。

このようにして、変調電磁信号を発信するあらゆるリモコンは装置態様の制御に使用される。信号は変調パルスよりも長い期間にわたって積分される。ゆえに、制御手段は異なる変調特性をもつ二つのパルス列に対して同じように反応する。これが可能でありうるのは、制御手段が受信信号のノイズを除去し、リモコンのボタンを押すことに付随する一つのパルス列を検出するからである。

制御手段は、積分期間が変調パルスの周期よりも長いため、受信信号の個々のパルスを分解できない。ゆえに、パルス列の各パルスによって制御手段が急速に動作してしまうのを避けることができる。

受信した放射を積分することで、制御手段の誤動作を排除できる。特に信号の中のあらゆる孤立したスパイクは、積分期間がスパイクの期間よりも長い場合、積分された信号にほとんど影響しない。

一例として、本発明における制御手段は電灯のオン・オフに使用される。制御手段はテレビ用リモコンのような従来型リモコンから信号を受信したときに動作する。制御手段の動作は変調そのものの性質とは関係なく、その意図する意味とは関係なくてもよい。これが可能であるのは、積分期間が変調の周期よりも長く、個々の変調が分解されないためである。ゆえに、従来型リモコンのボタンを押すことによっても、装置態様を制御することができる。

従来型リモコンシステムでは、リモコンに、テレビのようなターゲット装置の複数の態様を制御する複数のボタンがついている。リモコンは変調された赤外線（ＩＲ）放射を発信し、その変調特性は押されたボタンに対応する。ターゲット装置は発信されたＩＲ光を受信し、その変調を感知し、ローカルに保存されているコードと比較して変調の意味を解釈する。このようにして、テレビは操作に応じてチャンネルが変わったり、音量が大きくなったりする。好ましくは、本発明に係る装置は、感知されたいかなる変調を解釈する手段も含まない。

装置は電化製品でもよい。制御手段は電化製品のあらゆる態様を制御するように構成される。好ましい構成では装置は電灯であり、制御手段は電灯をオン・オフするように構成される。しかし、制御手段は、リモコン制御が望ましいものの専用のリモコンの生産が望ましくないと考えられる全ての装置に使用される。

好ましくは、装置は低電力蛍光灯の電子スタータである。制御手段を電子スタータと統合することで、受信器が変調放射を受信した時のみ起動シーケンスが開始するように、低電力照明の通常の動作を遮断することが可能である。

好ましくは、装置の制御手段の消費電力は１００ｍＷ以下である。より好ましくは、消費電力は２０ｍＷ以下で、０．５〜２０ｍＷの範囲である。このようにして制御手段は非常に低い電力で動作する。

好ましくは、装置は二つの状態の間で制御される。このようにして、制御手段は装置の一つの態様のバイナリー制御のスイッチとなる。例えば、制御手段は放射を感知するたびに装置をオン・オフする。好ましくは、制御手段は二つの状態のみを有する装置を制御するように構成される。

制御手段は二以上の状態を有する装置を制御してもよい。例えば、制御手段は一連の選択肢の中を循環する。これにより、放射を感知するたびに装置から発せられる光の色が四つの選択肢の中で変わる。

電磁放射に対する受信器の感度は制限される。

制御手段の意図せぬ動作を避けることが望ましい。このような意図せぬ動作は、特定の装置を制御する意図で発信された放射が、制御手段によって誤って感知されたときに起こりうる。

受信器の感度を制限することで、意図せぬ動作を減らすことが可能である。受信器の感度は、通常のリモコンからの放射が既定の閾値出力以上で受信された場合にのみ感知されるように制限することができる。これにより、リモコンが装置から一定範囲内にある場合にのみ、リモコンから発信される変調放射が制御手段を動作させることができる。一の方法では、標準のリモコンが受信器から５ｍの距離内にある場合にのみ制御手段が動作する。

受信器の感度は、一定出力以下の電磁放射を排除することで制限される。あるいは、受信器の周囲にシュラウド（側板）を具備してもよい。

受信器は金属箔のような適切な素材によって覆われていてもよい。あるいは、受信器は制御手段のハウジングで覆われていてもよい。このようにして受信器は一定出力以上の電磁放射のみを感知する。

いくつかの実施形態では、受信器が電磁放射に高感度であることが望ましいこともある。これは制御手段の意図せぬ動作が起こりそうにない環境で望ましい。例えば、制御手段が天井の高い会議場の照明を制御するためのもので、受信器が天井の照明と同一場所に設置されたものでもよい。

電磁放射に対する感度は少なくとも一方向に限定される。このようにして受信器の指向性が制限される。

典型的にリモコンは電磁放射を広い立体角に発信する。これによってリモコンが装置に正確に向けられていなくてもターゲット装置が動作する。これが望ましい状況である一方、他のターゲットに向けられた放射によって装置が誤動作する可能性も高まる。受信器の感度を特定の方向に限定することで、特定の方向に直接向けないと動作しないように設定することも可能となる。

制御手段は、受信器を陥凹部に配置した構造にしてもよい。これによって受信器の指向性を制限できる。陥凹部により定められた立体角で受信された放射のみ、受信器によって受信される。

好ましくは、受信器は赤外線放射に反応する。変調された赤外線放射を受信することで、受信器は多くの従来型リモコンから発信される放射に反応することができる。受信器は７５０ｎｍから約１ｍｍの範囲の波長に反応し、好ましくは８５０ｎｍから１０５０ｎｍの範囲で反応し、最適なのは受信器が９５０ｎｍ付近の波長に反応することである。

代替方法として、受信器は例えば、高周波、可視光、または紫外線に反応してもよい。

積分期間は約１ｍｓでもよい。したがって、装置は約１ｋＨｚ以上で発生する変調とは関係なく制御される。一方、利用者がリモコンのボタンを１秒当たり複数回押下した場合、積分期間がボタンの押下速度よりも短いため、各ボタンの押下が制御手段に感知される。

制御手段は受信した放射の変調を感知する手段を備え、変調が感知されると装置が制御される。受信した信号に変調が存在するかどうかを分析することで、制御手段は太陽光などの変調されていない電磁信号による意図せぬ動作を排除することができる。

変調を感知する手段は振幅変調を感知するように構成されていてもよい。好ましくは、振幅変調は、搬送波の有無によって信号を変調するオン・オフ変調を含む。このような変調は、時間幅が約１μｓのパルスを用いている伝統的なＩＲリモコンによく見られる。オン・オフ変調は、重度の混信がある場合ですら変調の感知が可能なことから、特に好ましい変調の形式である。

他の実施形態として、変調を感知する手段は、周波数変調や位相変調を感知するように構成されていてもよい。

１マイクロ秒周期で発生する変調を分解するためには、予期される最短のパルス周期よりも短い積分期間を用いて信号を積分することが好ましい。制御手段は二つの積分期間を用いて信号を分析する。一つ目の積分期間は変調信号のパルス周期よりも長く、二つ目の積分期間は個々の変調を分解するために約１マイクロ秒とする。

本発明の別の態様における装置は、上記制御手段を具備し、制御手段は装置と統合される。このように制御手段を装置の一部に含めてもよい。一例として、装置は標準の電球で、制御手段は電球に統合されていてもよい。好ましくは、制御手段は装置のハウジングの開口部から外に曝される赤外線受信器以外は利用者には見えない。

本発明の別の態様における電気装置の器具は、上記制御手段を具備し、制御手段は放射が感知されたときに装置態様を制御するように構成される。このような器具の例として、標準の壁コンセントと電化製品の間に位置するアダプターがある。このアダプターは、標準の壁コンセントに差し込み、電気装置に接続されたプラグを受け入れるように構成される。受信器が電磁放射を受信すると、器具の中の制御手段が装置態様を制御する。好ましくは、この器具は照明器具である。

本発明のさらに別の態様における照明器具と光源とを接続するアダプターは、上記制御手段を具備し、制御手段は放射が感知されたときに光源の態様を制御するように構成される。

そのようなアダプターは従来型の照明器具と電球とを接続する。このようにして標準の電球ソケットは、電球の態様を制御することができる。アダプターは、例えば、ピンコネクタ、バヨネット−バヨネット式コネクタ、ねじ込み−ねじ込み式コネクタ、バヨネット−ねじ込み式コネクタ、ねじ込み−バヨネット式コネクタなどがある。

本発明におけるリモコン制御システムは、上記制御手段と、変調電磁放射を発信する発信器とを具備する。好ましくは、発信器からの放射は、異なる利用者の行動に応じて異なって変調され、そして好ましくは、受信した放射の変調とは関係なく、制御手段が一定の動作をする。

したがって、発信器は、符号変調された複数の異なる放射を発信することによって第三者装置を制御するように設計される。制御手段は、その中の符号とは関係なく、変調放射を受信して一定の動作をする。

本発明の別の態様における装置の制御方法は、変調電磁放射を受信し、受信した電磁放射を積分期間にわたって積分し、電磁放射が感知されたときに装置態様を制御する手順を具備し、積分期間は変調電磁放射のパルス周期よりも長く、上記装置態様は受信した電磁放射の変調とは関係なく制御される。

本発明の別の態様における光スイッチは、リモコンからの変調赤外線を受信する受信器と、積分期間に受信した赤外線を積分する手段と、赤外線が感知されると電灯をオン・オフするスイッチ手段とを具備し、積分期間は変調赤外線のパルス周期よりも長く、電灯は受信赤外線の変調とは関係なく制御される。

このようにして、光スイッチは赤外線放射を発信するあらゆる従来型リモコンによって制御される。

当然のことながら、光スイッチはあらゆる便利な場所に設置される。例えば、電灯が天井にあれば、光スイッチは壁に設置される。あるいは、光スイッチは電灯に統合される。

あらゆる装置の特徴は方法の特徴として提供され、そして逆の場合も同様である。

本発明の優先すべき特徴を、一例として、以下の添付図面を参照しながら、ここで説明する。

本発明の一実施形態におけるリモコンと電灯の制御手段の概略図である。 本発明の一実施形態における制御手段の分析器の詳細図である。 本発明の一実施形態における制御手段を統合した電球の図である。 電球、本発明の一実施形態における制御手段を含むアダプター、ソケットの分解組立図である。 本発明の一実施形態における制御手段を含む一連の電球の概略図である。 本発明の一実施形態用の回路図である。 本発明の一実施形態用の別の回路図である。 本発明の一実施形態における制御手段を統合した電子スタータの図である。

図１は、リモコン２、電灯４、電子制御手段６を示している。

リモコン２は、テレビ、ＣＤプレイヤー、ＤＶＤプレイヤーなどのターゲット装置を制御するように構成される。複数のボタン８は、ターゲット装置の異なる機能を制御するために具備される。赤外線（ＩＲ）発信器１０は、立体角α、波長約９５０ｎｍでＩＲ放射を発信するように構成される。

ＩＲ放射は、約３０〜８０ｋＨｚの範囲内のオン・オフ変調によって変調される。通常、リモコン２のボタン８が押されると、個々のパルスがマイクロ秒幅で全長がミリ秒幅のパルス列が発信器１０から発信する。通常、ボタン８が押されたときのパルス列の長さは約１００ｍｓである。しかしながら、テレビ用リモコン２の音量ボタンのようなボタン８では、ボタン８が押され続ける限り連続パルス列が送信されることが望ましくもある。

制御手段６は壁１２に設置される。制御手段６は、８５０〜１０５０ｎｍの範囲内の波長の放射に反応するＩＲ受信器１４を具備する。受信器１４は、壁１２の陥凹部１６に設置される。放射が受信器１４で受信されるのであれば、立体角β内で受信されるように、陥凹部１６の立体角βが定められる。このため陥凹部１６は、受信器１４の指向性を制限する。つまり、陥凹部１６は、リモコン２を向けるべき精度を制限する。

シュラウド１８は陥凹部１６全体に具備される。シュラウド１８は金属箔製で、そこで受信されるＩＲ放射の一部を吸収および／または反射するために使用される。こうしてシュラウド１８は受信器１４の感度を減少させる。受信器１４は、既定量を上回る放射を感知するように感度が既定されている。シュラウド１８は、受信器１４で受信される放射の量を減らして感度を減少させている。

制御手段６は受信器１４に接続された分析器２０を具備し、分析器２０はスイッチ２２に接続される。当然ながら、スイッチ２２は電灯４の主電源を遮断するように構成される。分析器２０は電灯４の主電源の外に配置される。図２は、分析器２０をより詳細に示した図である。

分析器２０は、受信器１４からの電気信号を受信するように構成された中央制御装置６０を具備する。受信信号は、積分器６２でデータ記憶装置６４に保存された既定の積分期間に積分される。

中央制御装置６０は、積分器６２の積分結果を分析して、リモコン２からの受信信号に相当するバックグラウンドよりも大きい信号の強度上昇を検出する。特に、中央制御装置６０は、積分された信号の強度がデータ記憶装置６４に保存された既定の閾値を上回っているかどうかを検出する。分析器２０は積分された信号が一旦閾値を上回ると動作するが、中央制御装置６０は積分された信号が既定の閾値を再び下回るとスイッチ２２に指令を送る。つまり、利用者がリモコン２のボタン８を長期間、例えば１秒以上押し続けると、ボタン８が離されて信号強度が減少した場合にのみ分析器２０がスイッチ２２に指令を送る。

別の方法では、分析器２０は信号が既定の閾値を上回ったときにスイッチ２２に指令を送る。

データ記憶装置６４に保存される積分期間は、分析器２０が短期間に発生する変調に対して反応しないように設定される。分析器２０で使用される積分期間は１００ｍｓ以下、約５０μｓ以上が好ましい。最適の積分期間は約１ｍｓである。こうすれば、マイクロ秒オーダーで発生する変調が分析器２０で分解されない。つまり、分析器２０は変調信号の性質とは関係なくスイッチ２２を制御できる。

分析器２０は、信号の変調を感知するための復調器６６を具備する。信号の変調を感知するために、復調器６６は、例えば１μｓオーダー周期で信号をさらに積分する。中央制御装置６０は、マイクロ秒のパルス列を感知するたびにスイッチ２２に信号を送る。このようにして制御手段６は、スイッチ２２が意図しない動作を引き起こしうる自然太陽光のような変調されていない信号に対して反応しないようにさせることができる。

スイッチ２２は、分析器２０から受信する指令に基づいて開閉するように構成される。スイッチ２２は電灯４および電源２４とともに回路に含まれる。電灯４の動作は、分析器２０からの指令によって、スイッチ２２で制御される。

一例として、分析器２０がリモコン２から変調ＩＲ放射を受信し、信号強度が既定値を下回ったとき、スイッチ２２が閉じられる。信号が既定値を再び下回ったとき、スイッチ２２が開けられる。これはリモコン２のボタン８を２回押すことで起こる。スイッチ２２を２回動作させるためには、少なくとも分析器２０の積分期間に等しい期間を空けてボタン８を押さなければならない。

図３は、電球３０に具備されたＩＲ受信器３６を示している。電球３０は球状部３２とコネクタ部３４で構成される。ＩＲ受信器３６は、コネクタ部３４に統合された電子制御手段６の一部品である。ＩＲ受信器３６は、コネクタ部３４に穿たれた開口部から外に曝される。

電球３０は従来型の電灯ソケットに接続され、普通の電球のように動作する。追加機能として、電球３０はコネクタ部３４内に統合された制御手段６によりオン・オフされる。利用者は受信器３６にリモコン２を向けてボタンを押す。制御手段６は受信したＩＲ放射を感知し、分析器２０はスイッチ２２の操作によって電球３０を制御する。

図４は、電球４０、アダプター４２、ソケット４４の分解組立図を示している。アダプター４２はソケット４４に接続するように構成され、電球４０はアダプター４２に接続するように構成される。アダプター４２は、アダプター４２内に統合された電子制御手段６の一部であるＩＲ受信器４６を具備する。アダプター４２は、あらゆる標準ソケットに接続でき、受信器４６で受信したＩＲ放射の変調を感知したときに、電球４０の動作を制御することができる。

図５は、電源ライン５２に並列接続された一連の電球５０を示している。一連の電球５０は、ＩＲ受信器５６を含むスイッチ５４によって制御される。ＩＲ受信器５６は、スイッチ５４内に埋め込まれた電子制御手段６の一部である。各電球５０は、電球５０に統合された電子制御手段６の一部であるＩＲ受信器５８を具備する。

動作において、一連の電球５０はスイッチ５４により従来通り制御され、全ての電球５０は同時にオン・オフする。スイッチ５４を手動で動作させる代わりに、ＩＲリモコン２をＩＲ受信器５６に向けて使用することで遠隔操作してもよい。加えて、リモコン２を特定のＩＲ受信器５８に向けて使用することで一連の電球５０を個々にオン・オフすることができる。

図６は、分析器２０を具現化した制御手段６の回路図を示している。電力供給は、コンデンサーＣ２、抵抗Ｒ１、コンデンサーＣ１、ダイオードＤ１、Ｄ２を通じて行われる。これらの構成部品は、電力供給を安定化し、直流から交流に変換するように構成される。

ＩＲ感知器ＳはＩＲ放射を受信するように構成される。コンデンサーＣ３は、ＩＲ感知器ＳがＩＲ放射を受信している間にＩＲ感知器Ｓからの信号を受信すると、充電するように構成される。コンデンサーＣ３の充電時間は、信号がＩＲ放射のパルス周期よりも長い積分期間に積分されるように設計される。双安定チップＩＣ１は、感知器ＳとコンデンサーＣ３からの入力を受信する。双安定チップＩＣ１は、放射が感知器Ｓによって感知され、コンデンサーＣ３が完全に充電されると、出力がハイからローへと変化する。

双安定チップＩＣ１は低出力Ｂを実現する。低出力Ｂは、電気部品の電子制御システムなどの既存の制御システムへの入力に使用される。例えば、出力Ｂは、蛍光管の起動シーケンスを可能にする入力として使用される。

図６で示した回路図は、光学的なパワースイッチを含む。このパワースイッチには集積回路ＩＣ２とトライアックＴ１が含まれる。これらの部品は、抵抗Ｒ２を通して出力Ｂを受けるとき、負荷装置への出力の直接制御を可能にする。

図７は、蛍光管や低電力蛍光灯の電子スタータなどの電子安定器を使用する電子部品に統合される制御手段６の回路図を示している。図７に示されている回路への入力は、直流で低電力でなくてはならない。このため回路には整流用の部品は含まれていないが、入力を安定化しフィルタリングする部品が含まれている。

図７に示されている回路は、ＩＲ感知器Ｓと、感知器Ｓからの信号を積分するように構成されたコンデンサーＣ３を具備する。感知器ＳとコンデンサーＣ３は、抵抗Ｒ３を通してトランジスタＱ１に入力信号を与える。コンデンサーＣ３が充電され、トランジスタＱ１への入力信号が一定の閾値を超えると、低出力Ｂを実現するためにトランジスタＱ１がオンする。

図７に示された回路の応用の一つが、図８に示した蛍光管の電子スタータ６０に統合されたものである。電子スタータ６０は、電灯ソケットの接触片と接続する接触端子６２を具備する。図７の回路で外から見える部品は、ＩＲ放射を受信するため開口部から外に曝される感知器Ｓのみである。図７の残りの部品は、スタータ６０の内部に隠されている。

電子スタータ６０の動作において、感知器Ｓは標準リモコン２からのＩＲ放射を受信するように構成される。コンデンサーＣ３は、受信したＩＲ放射の変調パルスの周期よりも長い周期にわたって感知器Ｓからの信号を積分するように構成される。トランジスタＱ１は、高入力を受けるとオンし、低電力蛍光灯の起動シーケンスを起動させる出力Ｂを与える。標準的な起動シーケンスにおいて、電子スタータ６０は、蛍光管を点灯するための放電の前に、蛍光管のフィラメント端を加熱する。

図６と７で示された回路が必要とする電力は、典型的には約０．５〜２０ｍＷである。これらの回路には、電気装置の通常動作中に充電できるように、さらに（表示されていないが）コンデンサーをもう一つ含めることができる。このコンデンサーがゆっくり放電することで回路に電力を供給でき、外部からの電力の継続的な供給が必要なくなる。

もちろん、単体の集積回路で図６および／または７に示された部品の動作を具現化することは可能である。図６と７で示された回路を電子スタータ６０のような部品に統合できるほど小さく作製することはすでに可能であり、単体の集積回路を利用することでさらに小型化を促進できる。

Claims (13)

1. 統合された制御手段をもつ電気装置であって、
   前記制御手段は、
   変調電磁放射を受信する受信器と、
   受信した電磁放射を積分期間にわたって積分する手段と、
   電磁放射を感知したときに装置態様を制御する手段と、を具備し、
   前記積分期間は前記変調電磁放射のパルス周期よりも長く、前記装置態様は前記受信した電磁放射の変調とは関係なく制御されることを特徴とする電気装置。
2. 蛍光灯の電子スタータであることを特徴とする請求項１に記載の電気装置。
3. 前記制御手段は２つの状態の間で前記装置態様を制御するように構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の電気装置。
4. 前記受信器の電磁放射に対する感度が制限されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の電気装置。
5. 前記受信器のためのシュラウドをさらに具備することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の電気装置。
6. 前記受信器の電磁放射に対する感度は、少なくとも一方向に限定されることを特徴とする請求項４または５に記載の電気装置。
7. 前記受信器が陥凹部に配置された構造をさらに具備することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の電気装置。
8. 前記受信器は赤外線放射に反応することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の電気装置。
9. 前記積分期間は約１ｍｓであることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の電気装置。
10. 前記受信した電磁放射の変調を感知する手段をさらに具備し、変調が感知されると制御されることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の電気装置。
11. 前記変調を感知する手段は振幅変調を感知することを特徴とする請求項１０に記載の電気装置。
12. 電気装置の制御方法であって、
    変調電磁放射を受信し、
    積分期間にわたって受信した電磁放射を積分し、
    電磁放射を感知したときに装置態様を制御する手順を具備し、
    前記積分期間は前記変調電磁放射のパルス周期よりも長く、前記装置態様は前記受信した電磁放射の変調とは関係なく制御され、
    前記受信、積分、制御の手順は、前記電子装置に統合された部品によって実行されることを特徴とする制御方法。
13. 請求項１〜１１のいずれかに記載の電気装置と、
    変調電磁放射を送信する送信器と、を具備し、
    前記送信器からの電磁放射は利用者の異なる行為に応じてさまざまに変調され、前記電気装置は前記受信した電磁放射の変調とは関係なく一定に制御されることを特徴とするリモコン制御システム。

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