JP4611735B2 - 光制御可動玩具 - Google Patents

Description

本発明は、リモコン装置が人間工学に基づき簡略化され、非常に幼い子供にも使用できる、モータ付きリモコン可動玩具に関する。

多くの種類のリモコン装置があり、電波によるものと、赤外線によるものとの両方がある。これらのリモコン装置は特に、モータ付き玩具に対して加速又は方向の指示を発する。これらの指示は車両によって、車両自体の瞬間位置に応じて解釈される。しかし、ユーザは玩具を制御するために、この位置を考慮に入れなければならない。これらの典型的な制御は、子供にとってはあまり受け入れられるものではない。車両が子供から離れていくときに右に曲がるのは直観的に認識できるが、車両が子供に向かってくるときは、制御は逆になってしまう。

これらのリモコン装置は反応が早くなく、玩具の路面グリップの変動と、加速の調整の難しさを考慮に入れていない。これらの制約を解決し、子供によって即時に制御され、子供の限界に合わせた直観的なリモコン装置を提案する必要がある。

独国特許出願公開第２００６５７０ＴＯ号明細書は、最上部に三つの検知器が示され、Ｌ１が左モータＭ１を制御し、Ｌ２がモータＭ２を制御する玩具を記載している。二つのモータには、玩具上のボタンを通じて常に電力が供給される。検知器が点灯すると、対応するモータが停止する。他方のモータはまだ作動しているため、玩具は点灯したセンサの方向に曲がる。ユーザは、オン／オフのバイナリ命令を送信するセンサを指示しなければならない。検知器Ｌ４は回転し易くするため、方向が明瞭なホイールを支持する。玩具はモータとともに最上部に示される光学センサを有する。ユーザはちょうどセンサ上に光線を投射して玩具を追跡し、電動ホイールに停止命令を発する。このため、玩具は点灯したセンサの側に曲がる。

この玩具は、ユーザの光学制御によって地面に投射される明るい光点を、地面に向けられた光学センサが光点の中心部に合致するまで、検知し追跡しない。センサは、これらのセンサによって捉えられる光点の光束の強度に比例して、推進力とモータ回転速度を命じる。これは周囲の明るさの影響を受けない。

米国特許第３１３０８０３号明細書は、光の帯によって具体化される軌跡を追跡するため、捉えられた光の光束に比例する命令を発する、地面に配向された二つの光学センサと少なくとも二つのモータとを備える車両を記載している。各センサに受信された光信号は直接増幅され、フィルタなしでモータに送信されるため、各モータの速度は周辺光の強度と拡散領域に比例する。経路線は玩具の軌跡を規定するが、速度は規定しない。よって、玩具は光学的にリモコン制御されず、流跡線によってプログラムされる経路を有する。さらに、玩具は、周辺光のレベルを感知しないコマンドシステムを有していない。

米国特許第４２３２８６５号明細書は、上向きに配向された玩具センサ上でパルス波変調された、可視光線又は赤外線放射によってリモコン制御される可動玩具を記載している。コマンドシステムは、信号を送信する（二つのインパルス間の遅延）。信号は前もって予定された運動指令として、玩具によって処理される。ユーザは可動玩具を追跡し、玩具の軌跡を妨げる。この玩具は、上向きに配向されたセンサが受け取る変調光の放射に基づき、電動玩具の運動をリモコン制御するシステムを備える。運動は、時間遅延と強度で前もって予定された命令であり、光点の位置や車両に関連する方向における、受け取った光学的光束に依存する進行性の運動ではない。

英国特許第１３５４６７６号明細書は、少なくとも二つのモータにコマンドシステムリレーを始動させるセンサを駆動する光学的、触覚的、および音声システムによって構成された対話型玩具を記載している。

米国特許第３４０６４８１号明細書は、垂直軸で設置された駆動輪を有する玩具を記載しており、その駆動輪は、この回転軸に固定された少なくとも二つの光電受信器上に投射される変調光線によって方向付けられる。ホイールとセンサは、二つの受信器で受け取られる光束を釣り合わせるために、自発的に方向付けられる。この玩具は、周辺光とは区別される変調光によって光学的にリモコン制御される。車両の方向を変えるには、変調光の光源を変更する必要がある。玩具は、光源を持っているユーザを自動的に追跡する。玩具は、到達する領域を指示する、光学的リモコンによって投射される床上の光点を追跡しない。方向システムは、受信信号間のレベル差の作用によって動力化される二つの光起電センサからなる。
独国特許出願公開第２００６５７０ＴＯ号明細書 米国特許第３１３０８０３号明細書 米国特許第４２３２８６５号明細書 英国特許第１３５４６７６号明細書 米国特許第３４０６４８１号明細書

本発明によれば、子供は、図１に示される手動制御装置を使用することができる。この制御装置は、床に光点を投射するコリメートされた光線を放射する。この制御装置によって生成される光点は、車両が到達しなければならない領域を示す。車両は光点を検知し、追跡し、到達するのであり、子供は、単に車両が踏破しなければならない軌跡を定義するだけである。

本発明の第１の好適な実施形態によれば、車両は二つのホイールを駆動させる少なくとも二つのモータと、モータ制御の電子回路に供給する自立エネルギー源（例えば電池）とを備え、この電子回路は、光点の相対位置に関する情報を受け取る。この電子回路は、光点が遠ざかる場合には車両を前進させるようにモータを制御し、車両の車軸では、光点がとる相対的な横方向に曲がるように制御する。

本発明の別の実施形態では、車両の後端に投射される光点が後退運動を制御し、それから車両の完全な反転を完了させる。センサは、光点の相対位置に関する情報を電子回路に届け、光電的な性質を有する。これらのセンサは、光点の車両との相対的な角度を検知する。

電子回路はモータを、光点の位置が常に車両の前部に定まるように動作させる。こうすることによって、玩具は光点を追跡する。センサは、例えば、光点の周波数帯域内で、可視光などの光を感知し得るフォトダイオードである。センサは、対向する円錐状の受信範囲内の光点を検知し、この円錐状受信範囲に拡散する光点の一部を検知し、電気信号、例えばこの円錐内で検知された光束に比例する電流を生成する。電子回路は、センサから送られた電流を処理し、それに従って、モータ制御電流を生成する。

本発明によれば、モータ制御電流は、フォトダイオードによって送られる電流に比例し、この処理は増幅のような機能を果たす。本発明の好適な実施形態によれば、光点の検知のための感度と距離を最適化するため、人工光および自然光が電子的フィルタリングによって排除される。

人工光の環境は、固有周波数１００Hz又は１２０Hzを特徴とし、サンプルのために、家庭用給電網の変調５０Hz又は６０Hzから生じるものである。自然光の環境はほとんど一定である。

センサが特にフォトダイオードのように高速の周波数応答を有する場合、フィルタリングは、周辺光と１００Hz又は１２０Hzの変調の影響を除去し、それによって光点を弁別するように実行することができる。例えば、３ｋHｚでの光線の振幅変調は、同じ３ｋHｚの周波数の受信範囲のフィルタリングに特に適用される。本発明によれば、このようなフィルタリングは、人工および自然光にかかわらず、センサの領域内の光点検知に対する高い感度を確保する。低電力でも光線と光点が検知され得るように、この感度が必要である。目の安全性のために、最大でも０．１ｍWの超低電力の光線が使用される。こうした電力では、光点は周囲の光束よりもずっと低い発光力しか示さない。

図１は、光学リモコン装置の断面図である。
図２は、図１のリモコン装置の電子回路の一例を示す図である。
図３は、図１のリモコン装置が発する光のパルス変調を示す図である。
図４は、図３の光の変調の周波数スペクトルを示す図である。
図５は、図１の光学的リモコン装置によって制御される自動車の機構の第１の実施形態を示す図である。
図６は、図５の自動車の電子処理回路の概略図である。
図７は、センサによって配信される信号とモータを駆動する信号を示す図である。
図８は、電子処理回路のバンドパスフィルタのスペクトルを示す図である。
図９は、自動車の機構の完全な概略図である。
図１０は、図９の自動車の電子処理回路を示す図である。
図１１は、図９の自動車の断面図である。
図１２は、ダイオードの光の変調を示す図である。
図１３は、光の変調のための対応電子回路を示す図である。
図１４は、光変調を感知し処理する構成を示す図である。
図１５は、センサ信号とモータのＰＷＭ信号の例を示す図である。
図１６は、光学的リモコン自動車の別の実施形態を示す図である。
図１７は、信号を処理する代替回路の組合せを示す図である。
図１８は、光点の生成を示す図である。
図１９と図２０は、光電部品の別の実施形態を示す図である。
図２１は、長距離および短距離での光点の平面図である。
図２２は、情報を受け取るセンサを有する車両の斜視図である。

光学的リモコン装置を図１に示す。光学的リモコン装置は、少なくとも自立動作のための電池１５、発光ダイオード１３、コリメータレンズ１２、およびスイッチ１６を備える。発光ダイオード１３は、例えば赤の可視スペクトルを発することができる。青、緑、黄、白も適当であり、例えば、光線を見る必要がない用途の場合、赤外線も利用可能である。レンズ１２のほぼ焦点に配置されたダイオード１３は、数メートル先の光点に投射される平行光線に集束される光線を有する。

本発明の好適な実施形態は、光線が地面方向にのみ発せられるように確保することによって、光線で目がくらむ危険性からユーザを保護する。この好適な実施形態では、発光ダイオード１３の給電回路が、ボール接触子１７のような、傾斜や重力に敏感な接触子によって閉じられる。リモコン装置が下向きに傾斜すると直ちに、接触が閉じられる。したがって、光線に直接対面することがなくなる。このような制御の種類は、人間工学と、条件付きレリーズによって最適化される自立性を考慮している。電池１５は、不用意に使用されないように保護される。

感度に関して最適化された、本発明の別の好適な実施形態によると、発光ダイオードの強度が発振変調回路１４の動作によって変調される。

図２は、この回路の実施形態を概略的に示し、図３は、この回路の出力信号を示し、図４は、対応スペクトルを示す。図２の構成要素２４では、変調装置が例えば、二つの抵抗器Ｒ１とＲ２および発振周波数を決定するコンデンサＣ１によって規定される発振回路５５５で作られている。周波数は、例えば３ｋHｚであるが、限定的ではない。

図２の構成要素２３では、発光ダイオードがＭＯＳトランジスタＭ１によって制御され、構成要素２７では、ボール接触子が地面の傾斜で接続を閉じ、構成要素２６では、ポテンショメータ接触子が回路を閉じ、光線の平均レベルを制御し、構成要素２５は電池である。

光度は、図１の符号１６と図２の符号２６の引き金によって与えられる圧力に比例して変動する。

図３は、変調器２４が備えるリモコンによって発せられる瞬時光度を示す。図４の対応スペクトルで示されるように、光度は３ｋHｚの周波数で矩形波変調される。

図５は、このようなリモコンによって制御される好適な車両の実施形態を示す。車両は、前部の隅又は窓の後ろの運転席内部に配置される少なくとも二つの受光ダイオード５６と５７と、電池５９などの自立エネルギー源と、それぞれがホイール５２と電子処理回路５８とを制御する二つの別個の電気モータ５４と５５とを備える。

モータ５４は、ダイオード５７で受け取られる光度に比例する制御の電流又は電圧を受け取る。この光度は、センサの光学範囲内に、光点の一部が存在することから生じる。

モータ５５は、ダイオード５６で受け取られる光度に比例する制御の電流又は電圧を受け取る。この光度は、センサの光学範囲内に、光点の一部が存在することから生じる。本発明によれば、この自動的な補正動作によって、車両は光点を追跡することができる。

本発明の非限定的な好適な実施形態は、図６に示されるような処理回路を備える。第１のバージョンでは、回路は構成要素６１、６５および６６を備えるだけである。構成要素６１は、受け取った光度に比例する電流を生成する二つの受光ダイオードのうちの一つを示し、構成要素６５は、反対側のモータを示す。それは、制御トランジスタＭ１のゲート電圧に比例する電流によって妨害される。ゲート電圧は、抵抗器Ｒ１４内の構成要素６１によって供給される電流に比例する。したがって、構成要素６５内のモータＭｄは、ダイオード６１が受け取る光に比例して制御され、電源６６の電池が電圧Ｖ１を提供する。

別の好適な実施形態では、電流のプリアンプ６２が受信器の感度を高める。それは、例えばバイポーラトランジスタＱ８によって設けられる。

別の好適な実施形態では、光点の変調周波数で変調される光のみが、それがリモコンの変調周波数である場合、例えば３ｋHｚで増幅される。弁別は、構成要素６３でこの周波数に設定されたフィルタによって行われ、このフィルタは、帯域と利得がコンデンサＣ１、Ｃ２、抵抗器Ｒ６に関連する抵抗器Ｒ１、最終的には演算増幅器Ｕ１によって制御されるＲａｕｃｈ構造を有する。

別の実施形態では、第２のフィルタリングレベル６４が、Ｒ１５およびＣ６によって実行される簡単なハイパスフィルタによって、人工光の周波数、例えば５０Ｈｚを拒否し、ダイオードＤ２の助けを借りて３ｋHｚの周波数でのみ信号を波形整形し、最後に電圧Ｖｓと閾値電圧Ｖｒｅｆとを比較する。この比較から結果的に、負荷損失なしのモータ変速機のための伝統的な制御信号である、前記ＰＷＭに比例の方形波信号が生じる。

その原理を図７でも説明する。図７は、変調、増幅、フィルタリングされた信号（ＶＤ２：２）の振幅がＶｒｅｆ（ＶＲ１７：２）を超えるときにパルス幅を増すＰＷＭ制御信号（ＶＭ１ｇ）を示す。この比例ＰＷＭ制御信号は、ＶｓとＶｒｅｆとを比較する増幅比較器Ｕ２の動作によって生成される。

この組合せによって、損失が少ない比例モータ制御が可能になり、電池の自立の最適化と、トランジスタＭ１内の熱損失による少ない浪費との両立性を有する。

図８に示されるフィルタリングのクオリティファクタは、６１で受光した光の３ｋHｚで変調された信号のみが捕らえられることを示す。したがって、日光は連続波であり、電気照明（１００Ｈｚ又は１２０Ｈｚ）はモータにいかなる影響をも及ぼさないため、したがって、玩具の制御は感度がよく、周辺光の妨害に影響されない。

構成要素６２、６３、および６４の組合せはいずれも適切であり、本発明の枠組みに属する。構成要素６１、６５、および６６は不可欠で、体系的である。精巧さと性能の向上したいくつかのバージョンを伴う、本発明の第1の実施形態を説明する。

本実施形態では、車両は前方に進むか曲がるだけなので、運転ミスの場合に、障害物にさえぎられたままでいる可能性がある。本発明の別の実施形態は、一つ又は二つの追加の光電センサを備える、光学的に制御可能な後退ギア制御装置を含む。これは図９に示され、ダイオード９１０および９１１が後退ギアに指令を出す。

単一のダイオードが後退ギアを制御する場合、本発明によれば、車両の後端に配置された受信器のフィールドに光線が存在すると、検知された光束に比例する電流を、二つのモータ９０４および９０５の電流に重畳する。これらの電流は、前部のダイオードで受け取られた光束から生じる電流に線形的に重畳される。

二つのダイオード９１０および９１１が後部領域を感知する場合、モータは一例として下記のように制御される。
−モータ９０５は、ダイオード９０６によって受け取られた光束に応じて正回転し、９１１によって受け取られた光束に応じて逆回転する。
−モータ９０４は、ダイオード９０７によって受け取られた光束に応じて正回転し、９１０によって受け取られた光束に応じて逆回転する。

このプロセスによって、モータが起動されてゼロ制御電流に相当するバランスを見いだすため、車両は自らを光線に対向する位置ではなく、光線の真下にくるように保持する。車両の中心位置のみが、このバランスを確保する。この人間工学に基づくプロセスによって、車両は光によって、あらゆる方向、後方にすら誘導される。車両は自動的に巧みに移動して、正しい方向を発見する。

図１０は、図９の電子制御装置９０８の好適な実施形態を示す。図１０のＭは図９のモータ９０５であり、図１０の１００１は図９のダイオード９０６であり、図１０の１０１１は図９のダイオード９１１である。図１０のステージ１００５および１０１５のみが、モータ制御のＨブリッジの原理に従い適合されている。

この原理は、前進／後退制御の重畳に特に適しており、それら自身をコンフリクトなくキャンセルし、かつ弁別する。モータは、各増幅チェーンによって生成される信号の差に応じて反応する。構成要素１００２、１００３、１００４、１０１２、１０１３、および１０１４は任意としてよい。本発明によれば、車両はいかなる種類の玩具を意味していてもよい。本発明は伝統的には自動車をシミュレートし、光学的リモコン制御自動車を作り出すことができる。また、車両は小立像や動物などに変更することも可能である。例えば、灰色のネズミが提供されて、赤外線によって誘導される。

こうしたリモコンの原理は、ハードポイントのない簡単で直接的な誘導機構である。減速機付きのモータシステムは、対応する間隙と慣性のため、予期される使用に向いていない。確かに、制御装置は、慣性、摩擦、ハードポイントによって不利益を科せられる。また、本発明によれば、図１１に示される原理に従い、簡略化された機構が推奨される。

「電話バイブレータ」のような直流電流の小型モータ１１４は、グリップ力のある弾性材料でできたスリーブ１１５を軸に備える。後車軸１１２は、単一のシャフト上のフリーホイール２個と、グリップ力のある弾性材料でできたタイヤを備える。前部の車軸１１３は、単一のシャフト上のフリーホイール２個と、剛性で滑性の材料でできたタイヤを備える。

スリーブは、軸上で自由に回転するホイール１１２を引き寄せる。ホイール１１２の軸は、間隙を持って垂直に案内される。自動車の重量がかかることによって、スリーブ１１５はタイヤ１１２上で自身を支持する。図示されるように、矢印方向に回転するスリーブの回転は自己連結を引き起こし、駆動効果を高める。さらに、モータはホイールに直接係合しておらず、回転するときに連結されるだけなので、衝撃から保護される。

車両の運動方向は、二つの後部ホイールの相対速度によって決定され、前部ホイールは車両が曲がる間、横方向に滑る。上記のシステムは、実際のリモコン自動車に見られる１セットのピニオンの代わりを有効に果たす。

高輝度で高光品質の電子発光ダイオードは、Ａｇｉｌｅｎｔ社製赤色発光ダイオードＨＬＭＰ−ＥＧＬ５−ＲＶ０００などを使用することができる。その発光ダイオードは、直径４ｃｍ、焦点距離１０ｃｍのレンズでコリメートされ、非常に精密な光線を作り、３ｍの距離で５ｃｍの光点を作り出す。フォトダイオードとしては、Ｓｉｌｏｎｅｘ社製のモデルＳＬＩＤ７０ＢＧ２Ａ又はＳＬＩＤ７０Ｃ２Ａでよい。

適合させた増幅器の例としては、Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ社のＢＩＭＯＳ型製品ＭＣＰ６０２ＩＳＮが挙げられる。最後に、この車両の電源装置は、Ｍａｘｉｍブランドのｍａｘ８５６などの、ステップアップ型の調整昇圧器に接続される単一の電池を備えることができる。例えば、ＭＯＳトランジスタは、ＦＤＮ３３５ｎでよい。変調器は、モデルＮＥ５５５Ｐでよい。

図１の発光ダイオード１３の代わりに、子供の安全性のために発光レベルの低いレーザダイオードを使用することができる。好適な実施形態は、変調赤外線を放射する制御装置と、光点に近接するにつれパルス幅が増大するＰＷＭ型のモータ制御出力信号を直接生成する変調赤外線のみを受信する統合型の経済的なリモコン受信器とによって達成される光学フィルタリングの最適化に関連する。

この好適な実施形態のもう一つの利点は、例えばテレビ受像機のリモコンに用いられる工業的な統合型規格部品であるリモコン受信器を使用できることである。それらの受信器は、周辺光が明るいときでも有効で、距離が長く、消費電力が低い。本発明のこの好適な実施形態によると、コリメートされた赤外線制御光線は、波長が約９５０ｎｍであり、赤外線受信器の感度のピークに対応する。

この代替形態によれば、リモコン光線は、赤外線リモコンに通常使用される周波数帯域の、約３０〜５０ｋHｚの周波数で変調される。この変調パワーが信号を伝送する。二つの変調信号が図１２に示される。

赤外線の瞬時電力Ｉｃは、変調器１２３として既知なオペレータによって生成される、周波数が数ｋHｚのほぼ三角波信号１２１と、周波数が約３０〜５０ｋHｚの搬送波１２２との積である。

この原理に従い、図１３に示される経済的な電子回路の例によると、赤外線発光ダイオードＤ２の制御電流は、例えば、出力信号Ｘ１−３が、コンデンサＣ１と結びつく抵抗器Ｒ１およびＲ２によって決定される周波数の方形波信号である発振回路を作り出す集積回路Ｘ１、ＮＥ５５５により生成される。この出力信号は、電流Ｍ１のチョッパトランジスタを制御する。変調信号は、関連の構成要素と結びついて、別の発振回路Ｘ２によって生成される。

バイポーラトランジスタＱ２のベース電圧は、三角波信号の形状を復元し、Ｒ３と結びつく４２は、赤外線発光ダイオードＤ２の電流を制御する、Ｍ１によってチョップされた可変電源となる。抵抗器Ｒ７は信号のハイ状態の持続時間を決定し、Ｒ６は構成要素Ｃ３、Ｒ４、およびＱ２の組み合わせにより勾配が固定される下降の相の持続時間を決定する。抵抗器Ｒ４は三角波の波尾で赤外線発光ダイオードの消光までの持続時間を固定する。このジェネレータは図１５の信号を生成し、制御信号に限定されない例を示す。

本発明によれば、赤外線リモコン受信器は、以下の構成要素と機能を、単一の箱の中に、図１４に示されるさまざまな機能を一体化する。構成要素１４１には受信赤外線ダイオード、構成要素１４２にはプリアンプ、構成要素１４３には制限増幅器、構成要素１４４にはバンドパスフィルタ、構成要素１４５には整流復調器、構成要素１４６には積分器、構成要素１４７にはコンパレータ、そして、構成要素１４８には、このコンパレータの出力Ｖｏｕｔの逆信号、Ｖｏｕｔを発する論理出力ドライバがある。

バンドパスフィルタ１４４は、整流復調器１４５の出力で、通常３０〜５０ｋHｚの高い変調周波数に重点を置き、１４６によるフィルタリングを組み入れた後、処理は、光点と受信器間の距離から生じる減衰係数ｋの影響を受けた、擬似三角形状で１ｋHｚの周波数の変調信号１２１を再構成する。コンパレータ１４７は、整流信号のレベルと基準電圧Ｖｒｅｆとを比較して、出力Ｖｏｕｔの論理レベルを制御する。

図１５は、各種信号ｋ、Ｉｃ、ＶｒｅｆおよびＶｏｕｔを示し、初めはｋが小さい光点で、次にそれより近接した光点でのｋが大きい場合を示す。この処理は、本発明によれば、単一の構成要素に一体化された、図６に示される完全な回路網の処理と等価である。

これは、光点が近接するにつれ幅が増大するＰＷＭギザギザ状の波形を供給する。Ｒ７によって制御される、信号のハイ状態の持続期間は、モータを駆動させるＰＷＭパルスの最小持続時間である。この選択的調整によって、最長距離での光点の検出に相当するＰＷＭパルスは、ニュートラルギアなしでモータを始動させる。光点が近づくにつれ、パルス幅が増大されて加速する。

抵抗器Ｒ４は、各期間での信号不在の遅延を決定する。最小の遅延を考慮することが引用した３社の受信器にとって最も重要であり、その理由は、この遅延がなければ、光線が受信器を飽和させるときに論理レベルＶｏｕｔが反転し制御不能を招くからである。

この設定の性能は、下記のパラメータのために、搬送波と赤外線を使用することによって高められる。
−人工および天然の周辺光に対する非感受性。
−非常に低い出力の制御光線に対する感受性。

周辺光は、例えば約９５０ｎｍの赤外線を通すだけの、構成要素のボックスによってフィルタリングされ、３０〜５０ｋHｚの周波数における周辺光レベルの変動は極めて弱いため、制御信号の受信を妨害しない。

本発明によれば、この代替形態は、図６および図１０に記載される電子回路を赤外線受信器と置換え、図２の送信器の電子回路を図１３のものによって置き換えることで実行される。シャープ、コーデンシ、ＪＲＣなどの会社の小型赤外線リモコン受信器を使用することができる。

論理出力Ｖｏｕｔは、上述したように、二つのＭＯＳトランジスタを有するＨブリッジの分岐を制御する。第２の好適な実施形態と設定はその原理をミニチュアカーに適用し、自動車の後端の推進力は、単独のモータ１６１と旋回するホイールによる方向指示によって確保される。これを図１６に示す。

したがって、方向付けは１組のロッド１６２によって確保される。これらのロッドは、モータ１６３および１６２と相互に依存する歯付きラックか、電磁石１６４および１６２と相互に依存する磁石のいずれかによって駆動される。この実施形態は、追跡される光点を放射するリモコンの設定と両立可能である。

受信器は、光点なしでの論理状態１では、自動車の４隅に配置され、それらの出力の論理的組み合わせが、この特定の機械に適合させたＰＷＭモータ制御を生む。論理的組み合わせは図１７に示され、以下の論理式を生成する。

１）前右の受信器又は後左の受信器が、前部ホイールの右への方向付けを制御する。
２）前左の受信器又は後右の受信器が、前部ホイールの左への方向付けを制御する。
３）前右又は前左の受信器が、自動車の前方への推進を制御する。
４）後右又は後左の受信器が、自動車の後進運動を制御する。

コンフリクトは、制御されていない停止状態のような偶発的な出来事なしに管理される。この論理によると、光受信内でロー状態の受信器、光受信外でハイ状態の受信器で非常に簡単に作り出され、単純なダイオードがモータと電磁石のＨブリッジ制御を結びつける。

ＰＷＭ原理のおかげで、制御は連続的で、連続的な方向付けと加速をもたらす。行動が例えば、限度一杯の加速か停止か、完全な右か完全な左かといったバイナリなものになることが多い従来の制御と比較して、非常に明確な進歩を構成する。

光学的に生成されたＰＷＭによって、あらゆる中間的方向への精密な方向付けが可能になる。

本発明によれば、この種の４つの受信器を備える車両は、２０〜４０ｃｍ四方の範囲の光線を検知し、光線の下に自らを位置させるのに必要な連続操作を自動的にとらせる。それは、方向類推的なスレーブ制御を利用する進歩的な自動化を実現する。

下記は実行することのできる一連の操作の例である。
初期状態：自動車の前部右に位置づけられる光点。
ホイールが右に向き、モータが始動する。
自動車が光点を越えて、光点の右側に来る。
ホイールが左に向き、モータが後退する。
自動車が光点に対面する。
自動車が前進して、わずかに光点を超える。
自動車が後退して、光点の真下に車体を配置させ、そこで４つのセンサのレベルが均等になる。

本発明によれば、自動化によって、光点が静止状態のままとして、ユーザの介入なしに光点に到達する最低４つの一連の操作を生み出すことが可能になる。ユーザが自動車の正面に光点を移動させると、自動車は光点を追跡し、方向付けは前部受信器間のバランスのサーチから生じ、加速は後部と前部の受信器間のアンバランスから生じる。

本発明の別の好適な実施形態は、ポインタ光線の視覚化である。この視覚化は、光点の追跡を可能にし、学習的であり、幼い子供にとって望ましい。

赤外線制御は強力ではあるが、経済的考慮事項に基づくと反対されるかもしれない。補完的光学部品がこの問題を解決し、それを図１８に示す。この光学部品は、例えば二つの連結レンズ１８３と１８４、又は一体成形された光学部品でできた二重の光学的な二焦点レンズを備える。赤外線発光ダイオード１８１を中央部の焦点に配置し、赤、緑、青又は黄の可視光ダイオード１８２を第二の焦点に配置することができる。二つの不透明円錐体は、可視光線と不可視光線とを分離する。

この代替形態によれば、光学部品の出力での可視光線は環状で、制御範囲の終端で、光線は小さな光点になる。本発明によれば、自動車は変調赤外線の中心、すなわち可視光リングの中心を追跡する。可視光ダイオードと補完的光学部品を追加するだけで、操縦の正確性を低下させずに経済性が最適化される。本発明によれば、この場合、可視光ダイオードは直流電流によって作動する。

図１９および図２０に記載される最後の好適な実施形態は、粗い、簡略された、経済的な制御に関する。この実施形態では、車両は地面に投射された光点ではなく、幅広い領域で地面の方に拡散する光線の源を追跡する。

この光源は例えば、±３０度の円錐で地面の方に拡散する、単純な封入型赤外線発光ダイオードで構成されている。この光源は上述の処理の一つで変調される。この構成によると、光源はキーホルダー、ベルト、ブレスレットなどに組み込むことができる。

この代替形態によると、車両の受信器は、４隅か屋根に位置づけられ、したがって、図２０に示されるように４つの遠心方向で上方を向いている。

図１９は、車両１９３の上部にある、制御用発光ダイオード１９１および１９２の二つの位置を示し、その車両には、上方を向いている二つの受光ダイオード又は二つの赤外線リモコン受信器１９４および１９５を含む

各受信器によって受け取られたレベルは、送信器と受信器の拡散の積によって決定され、送信器と受信器間の距離の二乗の逆数を掛けた、拡散グラフに基づき幾何学的に測定される。

１９１と１９４の組の場合、ｋ＝０．５×１／Ｒ１²

１９１と１９５の組の場合、ｋ＝０．５×１／Ｒ１²

１９２と１９４の組の場合、ｋ＝０．５×１／Ｒ２²

１９２と１９５の組の場合、ｋ＝０．５×１／Ｒ２²

本明細書の先述の構成要素に鑑み、１９１の位置の送信器は、例えば１９４の前部受信器で高レベルの受信を開始させ、このことが車両の前進を始動させる。

同様に、位置１９２は、前部および後部の各受信器、１９４および１９５に等価の受信レベルを開始させて、車両を停止させる。

上述したのと同じ自動化によると、この構成は送信器の追跡を編成し、車両は様々な受信器が受け取るレベルのバランスを取る位置で、送信器の下に自らを配置する。

受信器は好ましくは、統合リモコン受信器であり、送信器は、コリメート光学部品のない赤外線ダイオードであり、幾分幅広い拡散領域を有する。この赤外線ダイオードは、図１２に記載されるように電流によって制御することができる。本発明に係る玩具は例えば動物であってもよく、キーホルダーの送信器をベルトにつけた子供をずっと追いかけることにし、その場合は、本リモコン処理は仮想のペット用リードとなるものである。

図２１を参照すると、リモコン装置は、ユーザが車両に望ましい制御の種類を選択できるように構成することができる。好適な実施形態では、制御装置は赤外線モードによって車両を制御するように構成できる。その後で、ユーザは、赤外線光点を特定する際にユーザを支援するように可視光光点が形成されているかどうかを決定できる。可視光光点が形成されているかどうかの選択は、ユーザによってリモコン装置に与えられた圧力によって決定することができる。この選択は、リモコン装置上の別個のボタンへの作動によっても行える。近接距離２００で、可視光光点が赤外線光点とほぼ同じサイズになるように、可視光光点を構成することができる。より長距離の２１０では、可視光光点がリング形状になりとともに、赤外線光点がリングの中心にとなるように構成することができる。

図２２を参照すると、車両の最上部に配置された各センサによって情報を受け取る車両が、図示されている。各センサは、定義領域２２０からの情報を受け取るように構成することができる。図示されるように、各センサは信号を受け取るように車両の隅に配置することができる。他の構成も可能である。本発明の適用範囲は、記載される構成要素のいずれの組合せにも制限なく適用可能である。

光学リモコン装置の断面図である。 図１のリモコン装置の電気回路の一例を示す図である。 図１のリモコン装置が発する光のパルス変調を示す図である。 図３の光の変調の周波数スペクトルを示す図である。 図１の光学的リモコン装置によって制御される自動車の機構の第１の実施形態を示す図である。 図５の自動車の電気処理回路の概略図である。 センサによって配信される信号とモータを駆動する信号を示す図である。 電気処理回路のバンドパスフィルタのスペクトルを示す図である。 自動車の機構の完全な概略図である。 図９の自動車の電気処理回路を示す図である。 図９の自動車の断面図である。 ダイオードの光の変調を示す図である。 光の変調のための対応電気回路を示す図である。 光変調を感知し処理する構成を示す図である。 センサ信号とモータのＰＷＭ信号の例を示す図である。 光学的リモコン自動車の別の実施形態を示す図である。 信号を処理する代替回路の組合せを示す図である。 光点の生成を示す図である。 光電部品の別の実施形態を示す図である。 光電部品の別の実施形態を示す図である。 長距離および短距離での光点の平面図である。 情報を受け取るセンサを有する自動車の斜視図である。

符号の説明

１２ コリメータレンズ
１３ 発光ダイオード
１４ 発振変調回路
１５ 電池
１６ スイッチ
１７ ボール接触子
５２、５３ ホイール
５４、５５ 電気モータ
５６、５７ 受光ダイオード
５８ 電子処理回路
５９ 電池、自立エネルギー源
１１２ ホイール、後車軸
１１３ 前部の車軸
１１４ 小型モータ
１１５ スリーブ
１８１、１８２ 赤外線発光ダイオード
１８３、１８４ レンズ
１９１、１９２ 発光ダイオード
１９４、１９５ リモコン受信器
９０４、９０５ モータ
９０６、９０７ ダイオード
９０８ 電子制御回路
９１０、９１１ ダイオード

Claims (10)

1. リモコン装置と該リモコン装置で制御されるモータ付き可動玩具とのモータ付き可動玩具セットであって、
   前記リモコン装置が家庭内照明の周波数を超える変調周波数で変調される光線を、地面の方向に放射する光源を有し、地面に光点を発生させるように構成されており、
   前記モータ付き可動玩具が、
   ４つのホイールと、
   該モータ付き可動玩具の二つの対向する前部の側面に配置され、受信領域が地面の方に配向され、受信領域内で受信される変調光の光束の強度に比例する制御信号を送出するように構成される少なくとも二つの光電センサと、
   前記制御信号を受け取り、受信領域内で受信される変調光の光束の強度に比例する速度で該モータ付き可動玩具の前記ホイールの一つを駆動させる少なくとも一つの電気モータと、
   電子処理回路とを備え、
   該電子処理回路が、該二つの光電センサから送信される二つの制御信号の差により、より大きな制御信号を送信する光電センサ側への該モータ付き可動玩具のステアリングを制御し、かつ、前記二つの光電センサから送信される二つの制御信号の和により、該モータ付き可動玩具が追跡し地面上の前記光点に到達するように、該モータ付き可動玩具の前方への推進を制御する、モータ付き可動玩具セット。
2. 前記モータ付き可動玩具が、前記ホイールの左ホイールを駆動させる第１のモータと前記ホイールの右ホイールを駆動させる第２のモータの二つのモータと、該右ホイールのモータの前進を制御する左センサと該左ホイールのモータの前進を制御する右センサの二つの光電センサとを備える、請求項１に記載のモータ付き可動玩具セット。
3. 前記モータ付き可動玩具が、
   前記４つのホイールのうちの第１のホイールを駆動させる一つのモータと、前記第１のホイールと反対側のフリーホイールである第２のホイールとを備えるとともに、
   他の第３、第４のホイールが、前記制御信号二つの差によって制御されるステアリングシステムの制御下で、前記第３、第４のホイールが大きい方の制御信号を送信する光電センサ側にともに旋回するように構成され、
   前記電子処理回路が、前記モータを前記二つの光電センサの二つの信号の和によって制御する、請求項１に記載のモータ付き可動玩具セット。
4. 前記モータ付き可動玩具の二つの対向する後部側面に配置された二つの光電センサをさらに備え、
   それぞれの後部光電センサが、同じ側に配置されるモータの後退運転を制御する、請求項２に記載のモータ付き可動玩具セット。
5. 前記モータ付き可動玩具の後部面に配置される光電センサをさらに備え、
   該後部光電センサが二つのモータの後退運転を制御する、請求項２に記載のモータ付き可動玩具セット。
6. 前記モータ付き可動玩具が、前記光電センサによって受け取られる光束の強度に比例する幅のパルスを送るように構成される電子処理回路を備えて、
   前記モータが負荷損失なく比例的に制御される、請求項１に記載のモータ付き可動玩具セット。
7. 前記リモコン装置が、前記モータ付き可動玩具を制御するための赤外線光の変調された光線と、前記光点の位置を示すための可視光線との同心の光線とを発生する、請求項１に記載のモータ付き可動玩具セット。
8. 前記リモコン装置が、発光ダイオードとレーザダイオードのうち一つをコリメートするレンズによって構成される光源を備える、請求項１に記載のモータ付き可動玩具セット。
9. 前記リモコン装置が、該リモコン装置が地面に向けられていないとき、該リモコン装置の方向を感知し、変調された光線の放射を停止するように構成されるスイッチ装置を備える、請求項１に記載のモータ付き可動玩具セット。
10. 前記モータの少なくとも一つの電気モータの軸が、前記ホイールに接して回転し、前記ホイールを駆動するスリーブとともに構成される、請求項１に記載のモータ付き可動玩具セット。

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