JP3040045B2 - 遠隔制御装置の受信ユニット - Google Patents

遠隔制御装置の受信ユニット

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JP3040045B2 JP5163395A JP16339593A JP3040045B2 JP 3040045 B2 JP3040045 B2 JP 3040045B2 JP 5163395 A JP5163395 A JP 5163395A JP 16339593 A JP16339593 A JP 16339593A JP 3040045 B2 JP3040045 B2 JP 3040045B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、送信ユニットから送ら
れて来る光信号を受信して機器の制御を行う遠隔制御装
置の受信ユニットに係り、特に光信号の入射角度を検出
して機器を送信ユニットに正対させるために好適な受信
ユニットに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来から、音響機器や映像機器を始めと
する各種の機器に、赤外線を利用した遠隔制御装置(以
下、リモコン、という)が使用されている。搬送波とし
て赤外線を利用するのは、小型かつ安価な赤外線発光ダ
イオードを送信ユニットに組み込めること、赤外線発光
ダイオードは変調が簡単にできるため変調信号をコード
化することによって制御項目数を多く取ることができる
こと、赤外線は壁などを通して部屋の外に漏れることが
ないため混信による誤動作がないこと、などの利点があ
るためである。
【0003】図7は、従来のリモコン受信ユニットの一
例を示すブロック図である。送信ユニット(不図示)か
ら送られて来た赤外光Lは、フォトダイオード(以下、
PD、という)20で受光され、光電変換されて光電流
Io として出力される。光電流Io は増幅器21で増幅
され、帯域通過フィルタ22で所定の周波数信号のみが
抽出され、さらに復調回路23で搬送波が除去され、波
形整形回路24でパルス信号に波形整形されて、リモコ
ン制御信号SRとしてデコード回路(不図示)に出力さ
れる。
【0004】図8は、赤外光Lの入射角度を検出するた
めのセンサユニットで、一列に併置した3つのPD30
a,30b,30cの各出力電流を比較することによっ
て、赤外光Lの入射角度を検出するようになっている。
【0005】すなわち、PD30a〜30cの正面Aか
ら赤外光Lが到来したときは、3つのPD30a〜30
cの出力特性が、図9(a) に示すように、中央のPD3
0bの光電流が最大となるピラミッド状の出力特性とな
り、赤外光Lが左方Bから到来したときは、図9(b) に
示すように、右側のPD30cの光電流が最大となる左
下がりの出力特性となり、さらに赤外光Lが右方Cから
到来したときは、図9(c) に示すように、左側のPD3
0aの光電流が最大となる右下がりの出力特性となる。
【0006】したがって、この構成を有する受信ユニッ
トを、例えば扇風機に取り付け、首振り部分に取り付け
た3つのPD30a〜30cの出力特性が、前述したピ
ラミッド状となる位置まで扇風機の首を回転させれば、
扇風機の向きを送信ユニットに正対する位置まで自動的
に回転させることが出来る。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前述した従
来の受信ユニットでは、データ信号を受信するPDと入
射角度を検出するPDとが別々のセンサで構成されてい
るので、設置する機器内に多くのスペースを必要とし、
さらにコスト的にも高価になるという不都合を有する。
【0008】また、3つのPDからなる入射角度検出セ
ンサは、正確に言えば赤外光の入射角度を検出するので
はなく、3つのPDの出力バランスを見ているだけなの
で、前述したように扇風機の首振り制御に用いた場合
は、扇風機が送信ユニットに正対するまでの間、送信ユ
ニットから赤外光を発信し続けなければならず、操作性
に難点があると共に、送信ユニットの電池が消耗すると
いった不都合もある。
【0009】そこで、本発明は、簡易な構成で赤外光に
含まれるリモコン制御信号の検出および赤外光の入射角
度の検出が可能な受信ユニットを提供することを目的と
する。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明による遠隔制御装
置の受信ユニットは、送信ユニットから送られて来る赤
外光を光電変換して両端の電極から光電流を分割して出
力する半導体素子と、両電極から出力される光電流から
半導体素子に入射した赤外光の入射位置を求め、この入
射位置から赤外光の入射角度を求める信号処理手段と、
半導体素子の前面に多数のスリットを有する遮蔽板とを
設けて、その遮蔽板の中央のスリットは正面からの入射
光および角度の付いた入射光が受光できる形状とし、そ
の他のスリットは正面からの入射光のみを受光できる形
状としたものである。
【0011】この場合、正面からの入射光のみを受光す
るスリットは、半導体素子側に向かって幅を狭めるテー
パ状に構成する。
【0012】また、テーパ状のスリットの内面に、赤外
光の反射防止コ−ティングを施し、角度のついた入射光
の該スリットによる遮断効率を向上させるように構成し
てもよい。
【0013】
【0014】
【作用】本発明の構成において、半導体素子の表面に遮
蔽板のスリットを介して赤外光が到来すると、入射位置
に光エネルギーに比例した電荷が発生し、この発生した
電荷が光電流として素子表面の抵抗層を通り、両端に設
けた電極から分割して出力される。分割の割合は入射位
置から電極までの距離、すなわち抵抗値に逆比例した割
合である。
【0015】信号処理手段は、電極間の距離と、分割さ
れた2つの光電流の大きさとから赤外光の入射位置を求
め、さらにこの入射位置と、半導体素子の表面から遮蔽
板のスリットの中心までの距離とから入射角度を求め
る。
【0016】また、本発明は遮蔽板を使用した場合に低
減する入射光量の改善を図るために、遮蔽板に多数のス
リットを設け、中央のスリットは角度のついた入射光が
受光できる大きさとし、その他のスリットは角度のつい
た入射光が入らないテーパ状とすることにより、受信ユ
ニットが送信ユニットと正対したときに、光軸上の入射
光量が最大となって、受信ユニットの使用できる距離、
すなわち距離特性の向上を図ることとなる。更にそのス
リットの内側の壁に入射光の反射防止のコーティングを
行えば、角度のついた入射光をさらに遮断することがで
きる。
【0017】
【実施例】図1は、本発明による受信ユニットの一実施
例を示すブロック図である。本実施例において、光セン
サ1にレンズ2を通して入射した赤外光Lは、光電変換
されて光センサ1の両端に設けた電極1a,1bから光
電流Ia,Ibとして分割して出力される。
【0018】電流Ia,Ibはそれぞれ増幅器3a,3
bで増幅され、加算器4で加算されて光電流Io として
帯域通過フィルタ5に供給される。帯域通過フィルタ5
では光電流Io から所定の周波数信号を抽出し、続く復
調回路6で搬送波を除去してデータ信号を検波し、波形
整形回路7でパルス信号に波形整形してリモコン制御信
号SRとして出力する。この制御信号SRには、例えば
テレビジョン受像機を制御する場合は、電源のオン/オ
フ、音量の上下、チャンネルの切り替え等の制御信号が
含まれている。
【0019】また、増幅器3a,3bで増幅された光電
流Ia,Ibは、入射した赤外光Lの入射位置および入
射角度を検出するために信号処理回路8に入力される。
信号処理回路8は、後述する演算手法によって赤外光L
の入射位置を表す位置信号SX、赤外光Lの入射角度を
表す角度信号Sθ を出力する。
【0020】センサ1は半導体位置検出素子(以下、P
SD、という)によって構成されている。PSDは平板
状シリコンの表面にP層を、裏面にN層を形成したもの
で、光スポットが入射すると、入射位置に光エネルギー
に比例した電荷が発生し、発生した電荷が光電流として
抵抗層(P層)を通り、センサ1の両端に設けた電極1
a,1bから電流Ia,Ibとして分割して出力され
る。P層は全面に均一な抵抗値を持つように構成されて
いるため、光電流Ia,Ibは入射位置から電極1a,
1bまでの距離、すなわち抵抗値に逆比例した割合で分
割して出力される。
【0021】いま、図2に示すように、電極1a,1b
間の距離を2Y、赤外光Lが入射した位置をセンサ1の
中心から距離xとすると、次の関係式が成立する。 (Ib −Ia )/(Ia +Ib )=x/Y ・・・ したがって、電流Ia,Ibの差および和を求めること
により、入射光Lの入射位置xを求めることができる。
【0022】また、レンズ2とセンサ1の表面までの距
離をDとすれば、入射角度θは次式によって求められ
る。 θ= tan-1(x/D) ・・・
【0023】信号処理回路8は、式によって入射位置
xに対応する位置信号SXを求め、式によって入射角
度θを表す角度信号Sθを求める。したがって、この受
信ユニットによれば、単一のセンサ1によってリモコン
制御信号SRの受信および赤外光Lの入射角度θの検出
を行うことが出来る。
【0024】図3は、本発明による受信ユニットの他の
実施例を示すブロック図である。本実施例は、前述の図
1に示す実施例構成において、増幅器3a,3bをそれ
ぞれ2段構成とし、各増幅器3a,3bに対応してAG
C(自動利得制御)回路9a,9bを設け、初段の増幅
器の利得をAGC回路9a,9bによって制御するよう
に構成した点を除き、前述した図1に示す構成と同一の
構成を有している。
【0025】本実施例は、送信ユニットから送られてく
る赤外光を、周囲の外乱光から区分して検出することに
より、SN比の向上を図るようにした実施例である。す
なわち、照明光や太陽光などの外乱光は信号光である赤
外光と異なり定常的に入射している場合が多く、照明光
であれば上方から、太陽光であれば側面から入射する
等、所定の入射角度で入射する場合が多い。
【0026】そこで、図4(a) に示すように、例えばセ
ンサ1に左方から外乱光Gが入射する場合は、図4(b)
に示すように、外乱光Gによる入射光量分布が右側に偏
移するため、電極1bから出力される光電流Ibが大き
くなることになる。
【0027】ここで、例えば外乱光Gによる光電流Ia
n,Ibnの比率を「Ian:Ibn=1:5」、正面から入
射する赤外光Lによる光電流Ias,Ibsの比率を「Ia
s:Ibs=1:1」とすると、全光電流Io の信号
成分Ios、外乱(ノイズ)成分Ionは次のようになる。 Ios=Ias+Ibs=2Ias Ion=Ian+Ibn=6Ian 従って、全光電流Io のSN比は次のようになる。 (Ios/Ion)=(2Ias/6Ian)=(1/3)×(Ias/Ian)
【0028】ここで、外乱光Gはセンサ1に定常的に入
って来ており、信号光である赤外光Lは単発的に入って
来ることを利用し、AGC回路9a,9bで光電流I
a,Ibのレベルを積分して外乱光Gのみのレベルを検
知し、そのレベルに応じてAGC回路9a,9bで増幅
器3a,3bの利得を制御すれば、外乱光Gの成分が大
きい電極側の光電流の利得を減衰させることによって、
SN比を向上させることができる。
【0029】いま、AGC回路9bによって電極1b側
の増幅器3bの利得を 1/5 に減衰させると、全光電流
Io の信号成分Ios、外乱成分Ionは次のようになる。 Ios=Ias+(Ibs/5)=(6/5)Ias Ion=Ian+(Ibn/5)=2Ian 従って、全光電流Io のSN比は次のようになる。 (Ios/Ion)=((6/5)Ias)/2Ian=(3/5)×(Ias/Ian) このように受光ユニットのSN比が改善されることが分
かる。
【0030】図5および図6は、前述した各実施例にお
いて、レンズ2に代えてスリットを有する遮蔽板10を
用いるようにした実施例である。とくに図6は、図5の
ように遮蔽板10を使用した場合に低減する入射光量の
改善を図るために、遮蔽板10に多数のスリットを設
け、中央のスリットは図5の場合と同様に角度のついた
入射光が受光できる大きさとし、その他のスリットは角
度のついた入射光が入らないように、例えば光センサ1
側に向かって幅が狭くなるテーパ状としている。そし
て、図6の場合は受信ユニットが設置されている機器が
送信ユニットと正対したときに光軸上の入射光量が最大
となるようにして、図5の遮蔽板10を使用した場合に
較べて入射光量を増加して、受信ユニットの使用できる
距離、すなわち距離特性の向上を図っている。この場
合、スリットの内側の壁に反射防止のコーティングを行
えば、角度のついた入射光をさらに遮断することができ
る。
【0031】
【発明の効果】本発明によれば、単一のセンサによって
赤外光に含まれるリモコン制御信号の受信および入射角
度の検出が可能となり、受信ユニットの省スペース化を
図ることが可能となる。また、受信ユニットが送信ユニ
ットと正対したときに、光軸上の入射光量が最大となる
ようにして、受信ユニットの使用できる距離、すなわち
距離特性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による受信ユニットの一実施例を示すブ
ロック図である。
【図2】図1のセンサ部分の拡大図である。
【図3】本発明による受信ユニットの他の実施例を示す
ブロック図である。
【図4】図3に示すセンサ部分の拡大図および特性図で
ある。
【図5】本発明による受信ユニットの受光部分の他の実
施例を示す構成図である。
【図6】本発明による受信ユニットの受光部分の他の実
施例を示す構成図である。
【図7】従来の受信ユニットの一例を示すブロック図で
ある。
【図8】従来の角度検出ユニットの一例を示す構成図で
ある。
【図9】図9に示す角度検出ユニットの特性図である。
【符号の説明】
1 センサ 1a,1b 電極 2 レンズ 3a,3b 増幅器 4 加算器 5 帯域通過フィルタ 6 復調回路 7 波形整形回路 8 信号処理回路 9a,9b AGC回路 10 遮蔽板

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 送信ユニットから送られて来る赤外光を
    光電変換して両端の電極から光電流を分割して出力する
    半導体素子と、 前記両電極から出力される光電流から前記半導体素子に
    入射した前記赤外光の入射位置を求め、この入射位置か
    ら前記赤外光の入射角度を求める信号処理手段と、 前記半導体素子の前面に多数のスリットを有する遮蔽板
    とを設け、 前記遮蔽板の中央のスリットは、正面からの入射光およ
    び角度の付いた入射光が受光できる形状とし、その他の
    スリットは正面からの入射光のみを受光できる形状とし
    たことを特徴とする遠隔制御装置の受信ユニット。
  2. 【請求項2】 前記正面からの入射光のみを受光するス
    リットは、半導体素子側に向かって幅を狭めるテーパ状
    であることを特徴とする請求項1記載の遠隔制御装置の
    受信ユニット。
  3. 【請求項3】 前記テーパ状のスリットの内面は、赤外
    光の反射防止コ−ティングがなされていることを特徴と
    する請求項2記載の遠隔制御装置の受信ユニット。
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