JP3847815B2 - 回動制御装置および回動制御方法 - Google Patents

回動制御装置および回動制御方法 Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、特に送信器からの赤外線リモートコントロール信号等により例えば据置式のテレビジョン受信機、ゲーム機、ラジオ等の音響機器、カメラ等の画像入力装置等における画面の向き、スピーカの向き等の方向制御を行なうための角度出力器を備えた回動制御装置、および回動制御方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年テレビジョン受像機、音響機器等においては赤外線を用いたリモートコントロール装置が主流となっており、本体機器側に赤外線受光素子を送信機器側に赤外線発光素子を備え、送信器のキー操作により、赤外線発光素子から赤外線光リモートコントロール信号を出力させ、これを本体機器の赤外線受光素子で受光させ本体機器の制御を行うようになっている。ところで近年遠隔制御対象として、例えばテレビジョン受像機、音響機器等においては、これを回転台上に載置し回転台を回動させることでその画面の向き、スピーカの向きを視聴者の方向に変更する機能を有するものがある。
【0003】
さらに、近年上記の機能において、送信器からのリモートコントロール信号を受信し、その到来方向角を自動的に検出し送信器の方向へ自動的に回動させる機能を持った装置が提案されている。
【0004】
図12は、例えば特開平6−334944号公報に記載された角度出力器をテレビジョン受像機の画面の向きを調整する回動角制御に適用した構成を示すブロック図であり、図において、1はテレビジョン受像機、2は赤外線光リモートコントロール信号(以下、リモコン信号と称す)を送信する送信器、10は受信部、12は回動角演算部、13は回動・停止制御部、14はモータである。
【0005】
テレビジョン受像機1はモータ14にて回転駆動される回転台(図示せず。)上に載置されており、モータ14の正逆駆動により回転台を左方向または右方向に回動させることでテレビジョン受像機1の正面、すなわち画面の向きを偏向しうるようになっている。
【0006】
送信器2は赤外線発光素子を有し、テレビジョン受像機1とは別体に構成されており、ここからテレビジョン受像機1側に向けて赤外線(赤外光)によるリモコン信号を送信するようになっている。
【0007】
テレビジョン受像機1は送信器2からのリモコン信号を受信するための受信部10を備えている。受信部10は、受信部10の基準方向A1(通常は受信部10の受信面に対して垂直な方向)に対するリモコン信号の到来方向角に対応した出力信号を回動角演算部12へ出力するようにしてある。回動角演算部12は入力された出力信号とモータ14からのフィードバック信号とに基づいて基準方向A0(ここでは画面の正面方向のことであり、以下の記述における基準方向とは、特に断わらない限り、ここで定義した意味を持つものとする。)との角度差、すなわち回動角を演算し、これを回動・停止制御部13へ出力する。
【0008】
回動・停止制御部13にはモータ14を回動角が零となる方向に向けて零となる位置まで回動させるべく制御信号をモータ14へ出力する。送信器2より発せられたリモコン信号は、受信部10内のレンズによって集光され、同じく受信部10内に設けられた位置検出素子上にスポット照射される。位置検出素子としては、例えば半導体素子のPSD(Position Sensing Device)などがよく用いられる。このPSDは光の入射位置に応じた光電流出力を得ることができる。
【0009】
図13は位置検出素子としてPSDを用いた場合の図12の具体的な構成例を示したものであり、図において、2aは送信器2に内蔵され、制御信号に基づいて赤外光を出射する赤外線発光素子、20は赤外線発光素子2aより出射された赤外光をPSD21上に集光させるためのレンズであり、このレンズ20とPSD21によって受信部10を構成している。
【0010】
12は受信部10中に設けられたPSD21からの出力信号により回動角を演算するための回動角演算部であり、PSD21からの出力電流を電圧に変換するための電流電圧変換器22、23(以下I/V変換器と称す。図中I/Vと表記。)およびI/V変換器22、23のそれぞれの電圧出力をサンプルホールドするためのサンプルホールド回路24、25(以下、S/H回路と称す。図中S/Hと表記。)およびマイクロコンピュータ26によって構成される。
【0011】
マイクロコンピュータ26はS/H回路24、25からの出力を切り換えるためのアナログマルチプレクサ27(以下、A/MPと称す。図中A/MPと表記。)、A/MP27からの出力をアナログディジタル変換するためのアナログディジタル変換器28(以下、A/D変換器と称す。図中A/Dと表記。)、A/D変換器28からの出力を中央処理装置30(以下、CPUと称す。図中CPUと表記。)に入力させるための入力回路29、メモリ31および出力回路32より構成される。
【0012】
回動・停止制御部13はモータ14の左右回動駆動を行なわせるための左右駆動制御装置33より構成され、出力回路32の出力に応じて、モータ14を駆動する。34は例えば、光エンコーダなどで形成された角度センサであり、モータ14の回動角を検出し、この出力信号は入力回路29に入力される。
【0013】
PSD21の素子両端には、それぞれ電極が設けられており、外部からの光の入射位置に応じた光電流I1、I2を出力する。図14は模式的にPSDに入射する集光光を示したものであり、例えばPSD21の素子中央に集光光がある場合には、I1=I2、素子中央よりA側に集光光がある場合にはI1>I2、素子中央よりB側に集光光がある場合にはI1<I2なる出力をそれぞれ行なう。
【0014】
従って、光電流I1、I2の差をとることによってPSD21上のどの位置に集光光が存在するかを知ることができる。ここではレンズ20を用いてPSD21上に集光させる構成をとっているため、レンズ20の光軸に沿ってリモコン信号が入射する場合には、PSD21の中央に集光され、I1=I2なる出力となり、図中、ポイントCより、リモコン信号が入射する場合には、PSD21のB側に、図中ポイントDよりリモコン信号が入射する場合にはPSD21のA側にそれぞれ集光する。
【0015】
以上、説明したように、光電流I1、I2と、送信器2とテレビジョン受信機1との方向関係を概略的に図示した、図15に示すようなリモコン信号の到来方向角θとの関係は以下の式(1)のように表せる。以下の式の導出については特開平6−334944号公報に詳細が記載されているので省略する。
θ=KA・(I1−I2)/(I1+I2) ・・・(1)
但し、KA:定数
なお、リモコン信号の到来方向角θとは、受信部10の基準方向A1とリモコン信号の入射方向との間の角であり、例えば受信部10に対して垂直な方向においてはθ=0である。
【0016】
実際の使用に関しては、電流値を扱うよりも後段に接続された回路とのやりとりを容易にするために電圧値とした方がよい場合が多いため、電流I1、I2はそれぞれ回動角演算部12内のI/V変換器22、23に入力され電圧に変換されたのち、S/H回路24、25へ出力されサンプル値がホールドされ、共にマイクロコンピュータ26内における切換スイッチ機能を司るA/MP27へ入力される。A/MP27の出力はA/D変換器28にてディジタル信号に変換され入力回路29を通じてCPU30へ入力される。
【0017】
CPU30はメモリ31内に格納されているプログラムおよび係数等のデータに従って、下式(2)を基にリモコン信号の到来方向角θを演算する。
θ=KV・(V1−V2)/(V1+V2) ・・・(2)
但し、KV:定数
V1、V2:それぞれサンプルホールド回路24、25よりCPU30に入力された電圧値
【0018】
CPU30は演算したリモコン信号の到来方向角θをメモリ31内の方向、所要駆動量などの格納データと照合して、この到来方向角θを減少させる方向に向け、到来方向角θに相当する制御信号を生成し出力回路32を通じて左右駆動制御回路33へ出力する。
【0019】
左右駆動制御回路33はモータ14を正転または逆転方向に回転駆動する。モータ14に連結された角度センサ34からの出力信号が入力回路29を通じてCPU30へ入力される。CPU30は角度センサ34の出力信号と、到来方向角θとの値を比較し、その出力信号がθに一致すると、その位置でモータ14を停止させる。
【0020】
この場合の動作について図16(a)を参照しながら説明する。
この図を参照すると分かるとおり、従来では到来方向角θのみを求めており、ところでこの到来方向角θは、幾何学的にθ0+θ1となるから、本来回動させたいθ0よりθ1だけ余分に回動してしまうこととなる。
すなわち、リモコン信号の到来方向角θだけモータ14を回転させると、受信部10−送信器2−回動軸50の間の角度θ1が考慮されていないため、送信器2と基準方向とは図16(b)に示すように、θ1だけ送信器2の方向からずれることになる。さらには送信器2と基準方向とは、送信器2と受信部10との距離Lが近いほど大きくずれることになる。
【0021】
【発明が解決しようとする課題】
従来の角度出力器では、受信部10で検出された一対の電流値I1、I2を基に式(1)に従ってリモコン信号の到来方向角θを算出しているため、あらかじめ定められた基準軸線と送信方向−基準軸線を結ぶ方向との間の角度に対応する信号出力を行うことができなかった。
【0022】
また従来の回動制御装置では、受信部10で検出された一対の電流値I1、I2を基に式(1)に従ってリモコン信号の到来方向角θを算出し、この算出されたリモコン信号の到来方向角θに応じてモータ14を駆動させているが、通常テレビジョン受像機においては、基準方向A0の方向上に受信部10が存在しない場合が多く、リモコン信号の到来方向角θと画面を送信器2の方向に向けるべく回動させるべき角度は一致しないため、きちんとテレビジョン受信機1の方向が送信器2の方向に向かない。またステレオ音声の左右のバランスが精確に調整できないといった問題点があった。
【0023】
この発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、あらかじめ定められた基準方向と送信手段−基準軸線を結ぶ方向との間の角度に対応する信号出力を行える角度出力器を得ることを目的とする。
【0024】
また送信器2と受信部10の距離およびテレビジョン受像機1における受信部10の取付位置に関係なく、常にテレビジョン受像機1の画面の向き(基準方向)を精度良く送信器2の方向に向けることができる回動制御装置を得ることを目的としたものである。
【0025】
【課題を解決するための手段】
この発明においては、
駆動源によって回動制御される被駆動体と、
該被駆動体とは別体に設けられ、上記被駆動体に向けて送信信号を送信する送信手段と、
上記被駆動体が、
上記被駆動体の回転中心軸に垂直な基準方向に対し所定の角度を有し、かつ、上記回動中心軸から所定の距離離れた位置に配置される、上記送信手段からの送信信号を受信する受信手段と、
該受信手段の出力に基づいて、上記送信手段と上記受信手段とを結ぶ直線と、上記基準方向とがなす到来方向角と、上記送信手段と上記受信手段との間の距離とを求め、上記基準方向と、上記送信手段と上記回動中心軸上の点とを結ぶ方向とがなす角度に対応する信号出力を行なう角度量出力手段と
を有する角度出力器を備え、
該角度出力器からの信号出力に応じて上記被駆動体を回動制御するように構成したこと
としたものである。
【0040】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかわる角度出力器およびこの角度出力器を備えた回動制御装置を、その実施の一形態を示す図面に基づき具体的に説明する。なお、図において、同一符号は従来のものと同一または相当のものを示す。
【0041】
実施の形態1.
図1は本発明に係わる角度出力器をテレビジョン受像機の画面の向きを調整する回動角制御に適用した構成を示すブロック図であり、図において1はテレビジョン受像機、2はリモコン信号を送信する送信器、10は受信部、15は角度量出力手段の例としての回動角演算部、13は回動・停止制御部、14はモータである。
【0042】
テレビジョン受像機1はモータ14にて回転駆動される回転台(図示せず)上に載置されており、モータ14の正、逆駆動により回転台を左方向または右方向に回動させることでテレビジョン受像機1の画面の向きを変向し得るようになっている。
【0043】
送信器2はテレビジョン受像機1とは別体に構成されており、例えば赤外線発光素子を備え、ここからテレビジョン受像機1側に向けてリモコン信号を送信せしめるようになっている。
【0044】
テレビジョン受像機1には、前記送信器2からのリモコン信号を受信する受信部10を備えている。受信部10はリモコン信号の到来方向角、および強度に対応した出力信号を回動角演算部15に出力する。
【0045】
回動角演算部15は入力された出力信号とモータ14からのフィードバック信号とに基づいて、モータ14の回動軸からみた基準方向(画面の正面方向)との角度差、すなわち回動角を演算し、これを回動・停止制御部13へ出力する。回動・停止制御部13は、モータ14を前記回動角が零になる方向に向けて、零となる位置まで回動させるべく制御信号をモータ14へ出力する。
【0046】
図2は送信器2とテレビジョン受像機1との概略的な配置を説明するための説明図であり、図において回動軸50は基準軸線(角度を考える際の基準となる軸線のことであり、ここでは回動動作を行なうので回動中心軸線)上に存在しており、θ1は回動軸50−送信器2−受信部10の間の角度、θは到来方向角、θ2は回動軸50よりみた基準方向と受信部10との間の角、dは回動軸50と受信部10との間の距離、θ0は回動軸50よりみた基準方向と送信器2との間の角、xは送信器2と回動軸50との間の距離、Lは送信器2と受信部10との間の距離をそれぞれ示している。
【0047】
図3は、図1に示す装置の電気的回路構成を示すブロック図であり、送信器2は赤外線光発光素子2aからリモコン信号をテレビジョン受像機1へ向けて送信する。テレビジョン受像機1の受信部10は、レンズ20、PSD21にて構成されている。37は距離・角度変換データテーブルが格納されたメモリである。
【0048】
リモコン信号はレンズ20を通してPSD21上に集光照射される。PSD21からは、その光量に応じた電荷を生じ、かつ照射位置に応じてそれぞれ電流I1、I2として出力信号を出力する。
【0049】
電流I1、I2はそれぞれI/V変換器22、23に入力されて電圧に変換され、それぞれS/H回路24、25に出力され、サンプル値がホールドされ、共にマイクロコンピュータ26内、A/MP27に入力されると同時に加算回路35に入力されて加算され、その結果もA/MP27に入力される。
【0050】
A/MP27の出力はA/D変換器28にてディジタル信号に変換され、入力回路29を通じてCPU30に入力される。CPU30はメモリ37に格納されたプログラムおよびデータに従って、式(2)によりリモコン信号の到来方向角θを算出する。
【0051】
ここで、送信器2からの距離は、以下に述べるように求めることが可能である。以下、図4を参照して説明を行なう。図4は赤外線発光素子2aから出射された赤外光の状態と受信部10が受信する赤外線光強度を説明するための説明図である。ここで赤外線のパワー密度比は、赤外線発光素子2aからの距離に応じて1/L12:1/L22と表わせる。
【0052】
このように送信器2内の赤外線発光素子2aより出射された赤外光は、距離Lの2乗に反比例して、そのパワー密度が減少する。ここで、受信部10の面積は一定であるから、受信部10での赤外線強度を求めることにより赤外線発光素子2aと受信部10との間の距離を求めることができる。
【0053】
すなわち、下式(3)により送信器2と受信部10の間の距離Lを算出し、さらに基準軸線(回動中心軸線)上にある回動軸50からみた基準方向(ここでは、画面の正面方向)と受信部10の間の角度θ2、および回動軸50と受信部10との間の距離d、到来方向角θとを用いて下式(4)により、基準方向との角度差(回動すべき角)θ0を求める。
【0054】
【数3】
Figure 0003847815
【0055】
【数4】
Figure 0003847815
【0056】
なお、式(4)の導出過程を以下に示す。
【0057】
【数5】
Figure 0003847815
【0058】
図5には、式(4)に基づき、送信器2と受信部10との間の距離Lに対する基準方向との角度差θ0の特性を示した(ここでは、テレビジョン受像機を考えており、θ2、dは固定値である)。この角度差θ0の特性は、送信器2と受信部10との間の距離L=0で−θ2に一致し、送信器2と受信部10との間の距離Lが大きくなると到来方向角θに漸近するような特性を示す(送信器2と受信部10との間の距離Lが無限大の場合は、従来の技術に相当する)。
【0059】
図5に示した送信器2と受信部10との間の距離Lに対する基準方向との角度差θ0の特性を、アナログ回路によって信号出力させて基準方向との角度差θ0を求めても良いし、あらかじめ所定のサンプル点についてデータを記憶させておき(データテーブルをつくり)、直接読みだすか、補間データを求めて基準方向との角度差θ0を求めてもよい。また特性式をソフトウェアで与え、その式に用いる係数のみを、メモリ上にデータ記憶させ、逐一記憶データを読みだして演算を施して基準方向との角度差θ0を求めてもよい。
【0060】
CPU30の処理としては、式(3)、(4)をもとに、送信器2のもつ赤外線発光素子2a(発光素子)の違いによる発光分布や光強度のピーク値の違い等の条件(出力特性)を考慮した、それぞれ加算回路35の出力であるS対送信器2と受信部10との間の距離Lのテーブル、到来方向角θ対基準方向との角度差θ0のテーブルを予めメモリ37に格納しておき、得られた加算回路35の出力であるS、到来方向角θに対してテーブルを参照し、送信器2と受信部10との間の距離Lおよび基準方向との角度差θ0を求める。ここで、加算回路35の出力SはPSD21に入射する光強度を示すことと等価であり、発光素子の光放射分布状態に変化が無い場合には、発光素子の光強度のピーク値にほぼ比例する出力である。
【0061】
この場合、受信側において、あらかじめ送信器2の発光素子の複数種類の出力特性を示すデータ、あるいは複数種類の送信器2における発光素子の出力特性を示すデータをあらかじめテーブル化してもよいし、送信器2側に発光素子の出力特性を示すデータを記憶させておき、リモコン信号の送出の際に、これらデータをリモコン信号とともに送出してもよい。また、適宜加算回路35の出力Sの校正データを記憶するようにしてもよい。こうすることにより送信器2の発光素子の経時変化に対応でき、さらにテレビジョンセットに添付された送信器以外の別種の送信器も問題なく使用可能である。また受信部は必ずしも画面の中央部に設ける必要がなくなり、テレビジョンセットの設計に裕度をもたせることができるとともに、精度よく送信器2の方向にテレビジョン受信機1を回動(偏向)させることが可能である。
【0062】
CPU30は、演算した基準方向との角度差θ0を零とすべくメモリ37内の格納データと照合して、この基準方向との角度差θ0を減少させる方向に向け、回動すべき角としての基準方向との角度差θ0に相当する制御信号を生成し、出力回路32を通じて、左・右駆動制御回路33へ出力する。左・右駆動制御回路33はモータ14を正転または逆転方向に、例えば基準方向との角度差θ0の符号に応じて回転駆動する。モータ14に連結された角度センサ34からの信号が入力回路29を通じてCPU30へ入力される。CPU30は角度センサ34の信号をチェックして、その出力信号(検出角度θD)が基準方向との角度差θ0に一致すると、その位置でモータ14を停止させる。
【0063】
これら一連の動作は、以下に説明するようなステップに従って実行される。すなわち図6に示すフローチャートを参照しながら説明する。
【0064】
送信器2からのリモコン信号を受信部10が受信するステップ(S1)、
リモコン信号より送信器2と受信部10との間の距離Lを検出するステップ(S2)、
到来方向角θを検出するステップ(S3)、
到来方向角θと送信器2と受信部10との間の距離Lとに基づいて回動させるべき角である基準方向との角度差θ0を求めるステップ(S4)
回動方向を決定するステップ(S5)
【0065】
ステップS5の結果に基づいて、
右回動すべきならば右回動駆動を行なうステップ(S6)
左回動すべきならば左回動駆動を行なうステップ(S7)
モータがどれだけ回動したかを示す出力信号θDを検出するステップ(S8)
θ0とθDの値の比較を行なうステップ(S9)
ステップS9の結果に基づいて、
θ0とθDが異なる場合にはステップS5に戻り、θ0とθDが一致した場合にはモータ14の停止を行なうステップ(S10)
【0066】
以上のステップに従って、回転駆動を行なう。ただし、ステップS2とステップS3が逆の順序に処理されてもよい。また、ステップS9においてθ0−θDが零となるかどうかによってθ0とθDを比較してもよい。
【0067】
以上の説明においては、送信器2内に内蔵されている赤外線発光素子自身の強度分布については、特に考慮を払っていないが、赤外線発光素子から出射された赤外線の強度分布が空間的に均一に近い方がより精度よく回動(偏向)が可能である。
【0068】
赤外線発光素子2aから放射される赤外線(赤外光)は通常30度程度の放射角を有している。図7(a)は赤外線発光素子2aから放射される赤外光の強度分布(光強度分布)を示す説明図であり、赤外線発光素子2aから赤外光が拡がりながら出射される状態の概略を示している。
【0069】
すなわち赤外線発光素子2aから放出された赤外光が受信部10に入射するときにポイントaの部分が入射されれば精度よく制御が可能であるが、ポイントbの部分が入射されたときには受信部10から遠い距離より入射された赤外光であると認識してしまい、精度よく制御ができない場合がありうる。
【0070】
そこでa付近のみの赤外光を放射させるために、例えば図7(b)および(c)に示すように赤外線発光素子2aからの周辺部分の赤外光を例えば金属板などの遮光物(遮光手段)によって遮断し、a付近の赤外光のみを放射するようにすれば、制御精度を保つことができる。また、S/H回路24、25の前段または後段にピークホールド回路を設け、I/V変換器22、23の最大出力電圧をA/MP27に出力してもよい。ただし、ピークホールドを行なうタイミングは送信器2からのリモコン信号送信が行なわれる度に行なう。従って、送信器2からの受信が終了した時点でリセットをかけるように構成するとよい。
【0071】
実施の形態2.
なお、上記実施の形態1においては、送信器2と受信部10との間の距離を求めるための構成として、受信部10と、回動角演算部15および加算回路35からなるものを示したが、伝搬速度の異なる信号を発生する発生器を有する送信器2と、その信号が受信部10に到達する時間差を求める時間差検出器からなるものでもよい。
【0072】
すなわち、図8(a)に示すように送信器2として、赤外線と超音波の、例えば矩形波のリモコン信号を同時に発生する赤外線発光素子2aと超音波発生器2bとを設け、それぞれの信号を受信部10に設置された赤外線受光部40、超音波受信部41にて受信し、それらの出力を時間差検出器42に入力し、到来方向角θを赤外線受光部40からの出力に基づいて求め、送信器2とテレビジョン受像機1との間の距離Lを求めるために、その時間差に比例した出力信号をマイクロコンピュータ26内のA/MP27に出力する。
【0073】
図8(b)には、時間差を求めるための1つの例を示す。
送信器2側より赤外線発光素子2aおよび超音波発生器2bを同時に駆動する。赤外線発光素子2aより発生した赤外光および超音波発生器2bより発生した超音波は、それぞれ送信器2と受信部10との間の距離L伝搬したのちに赤外線受光部40、超音波受信部41にそれぞれ入射する。
【0074】
赤外光の空間伝搬速度は30万Km/s、超音波の空間伝搬速度は330m/sであるから、例えば3mの距離を伝搬するのに約9msecの時間差を生じる。従って、この時間差と音速330m/sとの積をとることにより送信器2と受信部10との間の距離Lを求めることができる。(赤外光の空間伝搬速度は超音波の空間伝搬速度に比べ1000000倍程度大きく、時間差と音速との積をとることで距離を求めても実用上問題はない。)
【0075】
これによれば、赤外線発光素子2aの光強度に依存することなく送信器2と受信部10との間の距離Lを正確に求めることが可能であり、従って回動角θ0を非常に精確(正確)に求めることが可能である。また、ここでは時間差によって送信器2と受信部10との間の距離Lを求める例について示したが、各々の受信信号の間の位相差を求めて送信器2と受信部10との間の距離Lを求めてもよい。
【0076】
この出力信号はA/D変換器28、入力回路29を通じてCPU30に入力される。CPU30では、この出力信号を送信器2と受信部10との間の距離Lとして、実施の形態1と同様の処理により回動角θ0を算出し、モータ14を駆動する。
【0077】
以上の実施の形態の説明では、テレビジョン受信機の例について述べたが、これに限られるものではなく、回転制御台上に載置されたゲーム機、ラジオ、カセット等の音響機器や、扇風機、エアーコンディショナー等の送風/空調設備における風向切り換えのためのセンシングデバイス(感知器)等に応用が可能である。
【0078】
以上、述べた角度出力器は、送信器からの送信信号より、その送信信号強度および到来方向角の両方を求めて、被制御物の制御を行なうため、上記音響機器等に用いた場合には、ボリューム調整と方向制御、上記送風/空調設備等に用いた場合には、送風量調節と風向制御が容易な構成で行える。
【0079】
他に、操作を行ないながら撮影を行なうなどといった、カメラなどの画像入力装置等に適用させて用いてもよい。
【0080】
実施の形態3.
また、これまで述べてきた実施の形態においては、受信手段における位置検出素子として、PSDを例に説明したが、必ずしもこれに限られることはなく、例えば図9(a)−(イ)に示すように受信部10が例えば少なくとも2つの領域に区分された太陽電池等の光検知素子、あるいはそれぞれ別体の光検知素子によって形成することも可能である。この場合には、レンズ20にて集光された赤外線の集光位置が光検知器51の分割された受光面おのおのからの光電流の差として出力される。またこの場合の受光部10が受ける光強度は受光面おのおのからの光電流の和として出力される。こうすることでPSDを使用するよりも安価に位置検出素子を構成することができる。
また、図9(a)−(ロ)に示すように、赤外線の集光途中に光検知器51を配置してもよく、上述と同様の効果を得ることができる。
さらに、図9(a)−(ハ)に示すように集光点が変位する方向(到来方向角を検出すべき方向)に沿って光検知器51を複数配置し、光検知器51中のどの受光面に集光点(集光光)が存在するか、あるいは例えば隣接する受光面間における光電流の差を求めることによって集光点(集光光)の入射位置を検知してもよく、上述と同様の効果を得ることができる。
【0081】
実施の形態4.
また図9(b)に示すようにレンズを用いずに受信部を構成することも可能である。この場合には分割された受光面を有する光検知器51と、この光検知器51と赤外光の入射方向側に遮蔽板52によって受信部10を構成する。このとき、遮蔽板52は光検出器51の分割線を少なくとも遮蔽し、かつ遮蔽板52の大きさ、光検出器51と遮蔽板52の離間間隔を適当に設計することによって赤外光の入射許容角度(到来方向角θの最大値であり、この角度を越えない範囲において動作が安定する角度。)の範囲内において遮蔽板52により遮蔽される赤外光が、分割された受光面間において、お互いの受光面に影響を与えないものとすることができる。これによって、精度を満足してなおかつさらなる受信部の小型化が期待でき、レンズを使用しなくともよいため安価に作成できる。
【0082】
実施の形態5.
以上の実施の形態の説明では、左右(水平)方向の首振り動作について説明してきたが、上下(垂直)方向の首振り動作を行なうようにさせてもよい。また左右方向、上下方向ともに首振り動作を行なわせる構成とすることも可能である。図10は左右方向、上下方向ともに首振り動作を行なわせるための構成を示した説明図である。図10(a)において、14は左右方向(図中βの方向)の首振り動作を行なわせるためのモータ、214は上下方向(図中αの方向)の首振り動作を行なわせるためのモータである。これら2つのモータ14、214がそれぞれ駆動されることによって、左右方向、上下方向に基準方向に向けて回動動作を行なう。
【0083】
図11は実施の形態5の電気回路を示すブロック図であり、それぞれ、上下方向の駆動にかかわり、221は例えば2次元PSD、222、223はI/V変換器、224、225はS/H回路、233は上下駆動制御装置、214はモータ、234は角度センサである。
【0084】
2次元PSD221からは、左右方向、上下方向に対応する光電流出力がなされ、左右、上下方向それぞれに対応する出力がI/V変換器22、23、222、223になされて、光電流が電圧変換される。このI/V変換器22、23、222、223からの電圧出力はS/H回路24、25、224、225に入力されたのちA/MP27に入力される。なお、このS/H回路24、25、224、225からの出力も加算回路35に入力され、加算処理されたのちA/MP27に入力される。
【0085】
A/MP27からの出力はA/D28に入力されてアナログ/ディジタル変換され入力回路29を経由してCPU30に取り込まれる。メモリ37には距離・角度変換データテーブルが格納されており(この場合は、左右・上下方向それぞれに対応するデータが格納されている。)、CPU30は、この距離・角度変換データテーブルを参照することによってモータ14、214それぞれの回動すべき角度に対応する出力を出力回路32、232に出力する。この出力値に基づいて左右駆動制御装置33、上下駆動制御装置233に入力されモータ14、214を駆動する。それぞれのモータ14、214の回動した角度量は角度センサ34、234により検出され、それぞれの検出出力は入力回路29を介してCPU30に入力されフィードバックがかかる。
【0086】
図10(b)は上述のような上下・左右の首振り動作を行なわせるための上下・左右の到来方向角の検出に適した受光素子の形態例を示しており、(イ)〜(ホ)は受信部10内におけるレンズ20からの集光光の受光部の形態例を示す図であり、(イ)は2次元PSDを用いた例、(ロ)は上下・左右方向のPSDを併置(並置)させた例、(ハ)は光検知器を左右・上下に配置させた例、(ニ)は(ハ)の配置における中央部の受光状態を改善させた例、(ホ)は(ニ)の配置に更に周辺部の受光状態を改善した例である。
【0087】
(イ)、(ロ)はPSDを用いた場合の例であるが、一般にPSDは高価である。(ハ)〜(ホ)は例えば太陽電池で構成できるため、PSDを用いるよりは安価に構成できる。また(ハ)〜(ホ)を用いた場合には、図9(b)と同様の考えで受光素子の前側に遮蔽板を設けることにより、必ずしもレンズを必要としないため、受信部の構成が小型ですみ、安価に構成できる。
【0088】
さらに、レンズ20の像面湾曲の影響がある場合には、その像面湾曲の形態に適合させるように、受光部全体が(中央部に向かって)所定の曲率を有した凹状または凸状に形成されていてもよい。
【0089】
図10(c)は図10(b)の(イ)〜(ホ)の各受信部からの出力端子○1〜○4の信号をどのように処理するかを説明するための説明図であり、上下方向の出力端子○1、○2の間および左右方向の出力端子○3、○4の間においては各差分値(I1−I2、I3−I4)をとり、○1、○2の間の出力からは上下方向の到来方向角を、○3、○4の間の出力からは左右方向の到来方向角をそれぞれ、これら各差分値をもとに求めるとよい。また○1〜○4の間において、それぞれの信号の加算を行い(和を取り、すなわちI1+I2+I3+I4を求め)受光部に入射した光強度(全光量)を求めることによって距離を検出することが可能となる。
【0090】
【発明の効果】
この発明は、以上説明したように構成されているので、以下に示すような効果を奏する。
【0091】
この発明によれば、正確な角度を求めることが可能な角度出力器を有した回動制御装置であるので、送信器を向けた方向に確実に基準方向を向けることができる回動制御装置を得ることができる。特に近距離から送信された場合でも精度良く被駆動体を送信器の方向に向けることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施の形態1の構成を示すブロック図である。
【図2】 送信器とテレビジョン受像機との概略的な配置を示す説明図である。
【図3】 実施の形態1の電気回路を示すブロック図である。
【図4】 赤外光の拡がりを示す説明図である。
【図5】 距離Lに対するθ0の特性を示す説明図である。
【図6】 実施の形態1の処理ステップを示すフローチャートである。
【図7】 赤外光の光強度を示す説明図である。
【図8】 実施の形態2の構成を示すブロック図である。
【図9】 実施の形態3、4における光検知器を示す説明図である。
【図10】 実施の形態5を説明するための説明図である。
【図11】 実施の形態5の電気回路を示すブロック図である。
【図12】 従来装置の構成を示すブロック図である。
【図13】 従来装置の電気回路を示すブロック図である。
【図14】 PSDによる位置検出を示す説明図である。
【図15】 送信器とテレビジョン受像機との概略的な方向関係を示す説明図である。
【図16】 従来装置によるテレビジョン受像機の回動状態を示す説明図である。
【符号の説明】
1 テレビジョン受像機、2 送信器、10 受信部、13 回動・停止制御部、15 回動角演算部。

Claims (14)

  1. 駆動源によって回動制御される被駆動体と、
    該被駆動体とは別体に設けられ、上記被駆動体に向けて送信信号を送信する送信手段と、
    上記被駆動体が、
    上記被駆動体の回転中心軸に垂直な基準方向に対し所定の角度を有し、かつ、上記回動中心軸から所定の距離離れた位置に配置される、上記送信手段からの送信信号を受信する受信手段と、
    該受信手段の出力に基づいて、上記送信手段と上記受信手段とを結ぶ直線と、上記基準方向とがなす到来方向角と上記送信手段と上記受信手段との間の距離とを求め上記基準方向と、上記送信手段と上記回動中心軸上の点を結ぶ方向とがなす角度に対応する信号出力を行なう角度量出力手段と
    を有する角度出力器を備え、
    該角度出力器からの信号出力に応じて上記被駆動体を回動制御するように構成したこと
    を特徴とする回動制御装置。
  2. 角度量出力手段が、以下の式に基づいて基準方向と送信手段回動中心軸上の点を結ぶ方向との間の角度に対応する信号出力を行なうこと
    を特徴とする請求項記載の回動制御装置。
    Figure 0003847815
  3. 送信手段が発光手段を有し、送信手段と受信手段との間の距離を上記発光手段から受信手段に到達する光強度の大きさに基づいて求めること
    を特徴とする請求項記載の回動制御装置。
  4. 送信手段が伝搬速度の異なる複数の信号出力手段を有し、送信手段と受信手段との間の距離を上記受信手段に到達する各信号出力間における受信状態の差から求めること
    を特徴とする請求項記載の回動制御装置。
  5. 角度量出力手段が、少なくとも到来方向角と距離とに基づいて、基準方向と送信手段回動中心軸上の点を結ぶ方向との間の角度に対応するデータ出力を行なうデータテーブルを有すること
    を特徴とする請求項乃至のいずれか1項に記載の回動制御装置。
  6. 送信手段が発光手段を有し、受信手段がPSDを有すること
    を特徴とする請求項のいずれか1項に記載の回動制御装置。
  7. 送信手段が発光手段を有し、受信手段が複数の受光面を有すること
    を特徴とする請求項のいずれか1項に記載の回動制御装置。
  8. 受信手段が遮光手段を有すること
    を特徴とする請求項記載の回動制御装置。
  9. 送信手段が遮光手段を有すること
    を特徴とする請求項のいずれか1項に記載の回動制御装置。
  10. 被駆動体を回動制御する回動制御方法であって、
    上記被駆動体の回転中心軸に垂直な基準方向に対し所定の角度を有し、かつ、上記回動中心軸から所定の距離離れた位置に配置される受信手段により上記被駆動体とは別体に設けられる送信手段から上記被駆動体に向けて送信される送信信号を受信する受信ステップと
    受信ステップにおいて受信された上記送信信号に対応する出力に基づいて、上記送信手段と上記受信手段とを結ぶ直線と、上記基準方向とがなす到来方向角と上記送信手段と上記受信手段との間の距離とを求める算出ステップと
    算出ステップにおいて求められた上記到来方向角と上記距離とに基づいて上記基準方向と上記送信手段と上記回動中心軸上の点を結ぶ方向との間の角度に対応する信号を角度量出力として出力する角度量出力ステップと、
    角度量出力ステップにおいて出力された角度量出力に応じて上記被駆動体を駆動源によって回動制御する回動制御ステップと
    備えることを特徴とする回動制御方法。
  11. 角度量出力ステップにて出力される角度量出力が、以下の式に基づいて求められる、基準方向と送信手段回動中心軸上の点を結ぶ方向との間の角度に対応する信号であること
    を特徴とする請求項10記載の回動制御方法。
    Figure 0003847815
  12. 送信手段が発光手段を含み、算出ステップにおいて、送信手段受信手段との間の距離を上記発光手段から受信手段に到達する光強度の大きさに基づいて求めること
    を特徴とする請求項10記載の回動制御方法。
  13. 送信手段が伝搬速度の異なる複数の信号出力手段を含み、算出ステップにおいて、送信手段受信手段との間の距離を上記受信手段に到達する各信号出力間における受信状態の差から求めること
    を特徴とする請求項10記載の回動制御方法。
  14. 角度量出力ステップにおいて、角度量出力を、少なくとも到来方向角と距離とに基づいて、基準方向と送信手段回動中心軸上の点を結ぶ方向との間の角度に対応するデータを有するデータテーブルから出力すること
    を特徴とする請求項10乃至13のいずれか1項に記載の回動制御方法。
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