JPH02228138A - レーザを使用した遠隔操作装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野１ 本発明は、各種装置を操作する遠隔操作装置に係り、特
に信号伝達媒体として半導体レーザから発せられるレー
ザビームが使用されている遠隔操作装置に関する。

【従来の技術］ 各種電気製品には、遠隔操作装置が装備されているもの
が多い、従来の電気製品に使用されている遠隔操作装置
は、信号伝達媒体として赤外線を使用しているものが一
般的である。この遠隔操作装置では、送信側であるコン
トローラから操作信号に応じて変調された赤外線が発せ
られる。また受信側である電気装置の本体側には赤外線
を検知する受光素子が設けられており、この受光素子に
よって赤外線が検知され、この受光出力が増幅され波形
整形され、さらに復調されて前記操作信号が取り出され
る。

〔発明が解決しようとする課題１ しかしながら、上記従来の赤外線を使用した遠隔操作装
置では外来光が外乱となり受信側の復調信号にノイズが
乗る問題点がある。またこのように外来光による影響が
大きいため、太陽光が強く当る場所特に屋外では全く使
用できなかった。また赤外線を使用した遠隔操作装置で
は、変調できる信号の周波数が数１０ｋＨｚのレベルで
あるため、操作信号情報量に限界があり、高密度送信な
らびに高速送信が不可能であった。よってコントローラ
により操作できる内容に限界があった。また赤外線を使
用した遠隔操作装置の場合には２台を同時に使用すると
、赤外線どうしが干渉して操作不能になる。そのため例
えば、テレビゲームなどにおいて２つのコントローラに
よって装置本体を同時に操作したり、あるいはコントロ
ーラから装置本体に操作信号を送り、同時に装置本体か
らコントローラへ動作確認のための信号などを送る双方
向同時操作などが行なえない欠点を有している。

本発明は上記従来の課題を解決するものであり、外来ノ
イズに対して強くまた屋外での使用も可能であり、さら
に２台同時使用や双方向同時操作が可能なレーザな使用
した遠隔操作装置を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段］ 本発明では、送信側が、半導体レーザと、この半導体レ
ーザから発せられるレーザビームを送信信号に応じて変
調する制御回路とから成り、受信側は、前記送信側から
発せられたレーザビームを検知する受光素子と、この受
光素子の受光出力から前記信号を復調する回路とから成
るレーザを使用した遠隔操作装置である。

また、送信側は、２個の半導体レーザと、この２個の半
導体レーザから発せられるレーザビームを別々の送信信
号に応じて変調する制御回路と、２個の半導体レーザか
ら発せられるレーザビームをそれぞれ異なる回転方向の
円偏光とするためにそれぞれの半導体レーザの発光光路
に配置された波長板とから成り、受信側は、前記送信側
から発せられたそれぞれのレーザビームを向きの異なる
直線偏光とする波長板と、この波長板を通過したそれぞ
れのレーザビームの進行方向を分離するビームスプリッ
タと、このビームスプリッタにより分離されたそれぞれ
のレーザビームを検知する２個の受光素子と、この２個
の受光素子の受光出力から前記信号を復調する回路とか
ら成るレーザな使用した遠隔操作装置である。

また、第１の装置には、半導体レーザと、この半導体レ
ーザから発せられるレーザビームを送信信号に応じて変
調する制御回路と、この半導体レーザから発せられるレ
ーザビームを円偏光とするために半導体レーザの発光光
路に配置された波長板とが設けられ、第２の装置には、
半導体レーザと、この半導体レーザから発せられるレー
ザビームを送信信号に応じて変調する制御回路と、この
半導体レーザから発せられるレーザビームを第１の装置
から発せられるレーザビームと異なる回転方向の円偏光
とするために半導体レーザの発光光路に配置された波長
板とが設けられ且つ、第１の装置と第２の装置のそれぞ
れには、相手側の装置から発せられたレーザビームと自
ら発せられたレーザビームとを向きの異なる直線偏光に
する波長板と、この波長板を通過したそれぞれのレーザ
ビームの進行方向を分離するビームスプリッタと、この
ビームスプリッタにより分離されたそれぞれのレーザビ
ームのうち相手側の装置から発せられたものに対向する
受光素子と、この受光素子の受光出力から前記信号を復
調する回路とが設けられて成るレーザを使用した遠隔操
作装置である。

さらに、第１の装置には、半導体レーザと、この半導体
レーザから発せられるレーザビームを送信信号に応じて
変調する制御回路とが設けられ、第２の装置には、赤外
線発光素子と、この赤外線発光素子から発せられる赤外
線を送信信号に応じて変調する制御回路とが設けられ且
つ、第１と第２の装置のそれぞれにはレーザビームと赤
外線とを分離する光学装置と、レーザビームあるいは赤
外線のうち相手側の装置から発せられたものに対向する
受光素子と、この受光素子の受光出力から前記信号を復
調する回路とが設けられて成るレーザを使用した遠隔操
作装置である。

〔作用］ 上記手段では、送信側から送信信号によって変調された
レーザビームが発せられ、受信側では、このレーザビー
ムが受光素子により検知される。

そしてこの検知出力から前記信号が復調される。

レーザビームは波長帯域が極めて狭く、また光エネルギ
ーが大きいため、受信側に狭帯域フィルタなどを設ける
ことによって、外来光の影響を排除することができるよ
うになる。よって外来光の強い場所で例えば屋外での使
用も可能になる。また半導体レーザは数百ＧＨｚの周波
数による変調が可能であるため、赤外線を使用した従来
の遠隔操作装置に比べてデータ送信密度が高く、また送
信速度も速くなる。

また送信側から発する２つのレーザビームの円偏光の方
向を逆にし且つ受信側においてこの円偏光を異なる向き
の直線偏光にし、ビームスプリッタなどによりこのレー
ザビームを別々の向きに分解することにより、２つのコ
ントローラの同時使用が可能になる。

同様に、２つの装置のそれぞれから異なる方向の円偏光
のレーザビームを発し、それぞれの装置において自ら発
せられたレーザビームと、相手側のレーザビームと分離
するビームスプリッタを設けることにより、双方向の同
時遠隔操作が可能になる。

さらに２つの装置の一方からレーザビームを他方から赤
外線による操作信号を発することによっても双方向の同
時遠隔操作が可能になる。

【実施例１ 以下、本発明によるレーザを使用した遠隔操作装置の実
施例を説明する。

第１Ａ図と第１Ｂ図は本発明の第１実施例を示すもので
あり、第１Ａ図は送信側のコントローラｌを示しており
、第１Ｂ図は電気製品などの機器本体の受信部２を示し
ている。

コントローラｌには半導体レーザ１１が設けられている
、この半導体レーザ１１は放熱板１２に支持されており
且つこの放熱板１２にはモニター用の受光素子１３が設
けられている。半導体レーザ１１の前方には、半導体レ
ーザ１１から発せられたレーザビームＬ、を拡散光にす
るためのレンズ１４が設けられている。また制御回路１
５は、半導体レーザ１４から発せられるレーザビームし
、を送信信号に応じて変調するため、ならびにモニター
用の受光素子１３の受光光量に応じて半導体レーザ１１
の駆動電流を制御するためのものである。

受信部２には、ビンホトダイオードなどの受光素子２１
が設けられており、その前方には狭帯域フィルタ２８が
設けられている。この狭帯域フィルタ２８は、可視光な
らびに赤外線などをカットしてレーザビームのみを通過
できるように構成されているものである。受光素子２１
には受信アンプ２２、波形整形回路２３ならびにデコー
ダ２４が接続されている。受光素子２１によるレーザビ
ームＬ、の受光出力は上記各回路によって増幅され、波
形整形されて復調される。

コントローラｌでは、キーボードなどによって操作され
た信号によりレーザビームが変調されて出力されるが、
この送信信号は従来の赤外線の遠隔操作装置と同様にカ
スタムコードならびにデータコードなどから成るもので
ある。コントローラに設けられたレンズ１３によってレ
ーザビームは拡散光として出力される。そのため目に対
する安全性などは十分に確保できる。受光部２では受光
素子２１によって検知されたレーザビーム光が復調され
、この復調された信号をもとに前記データコードに応じ
て機器本体の操作などが行なわれる。半導体レーザ１１
から出力されるレーザビームの変調可能な周波数は数百
ＧＨｚであるため、従来の赤外線の遠隔操作装置に比べ
て送信できるデータ量が非常に大きくなる。よって従来
の家庭電化製品の遠隔操作のみならず、ゲーム装置に対
する遠隔からの操作なども可能になる。

また第２図は半導体レーザ（ＬＤ）と赤外線発光ダイオ
ード（ＬＥＤ）との発光スペクトルを示しているもので
ある。このスペクトルから解るように、レーザビームは
単波長でありその光出力が非常に高くなっている。また
レーザビームは赤外線のように波長帯域が広くないため
、外来光のノイズに埋れにくい性質を有している。よっ
てこのレーザビームを使用した遠隔操作装置では外来光
によるノイズの影響が少なくなる。よって光の強い場所
や屋外の使用も可能である。屋外での使用例としては種
々のものが考えられるが、例えばカメラの操作などが可
能であり、従来のセルフタイマーに代わるものとして使
用することができる。

また上記のようにレーザビームは外来光に埋れにくい性
質を有しているため、少ない電流であっても遠隔操作を
行なうのに十分である。また高速にデータ転送ができる
ため、送信時間が短（で済む、これらのことから消費電
力が赤外線を使用した遠隔操作装置よりも小さくて済む
ことになる。

次に第３Ａ図、第３Ｂ図ならびに第４図は本発明の第２
実施例を示している。この第２実施例は２台のコントロ
ーラによる同時遠隔操作を行なうものである。

第３Ａ図は送信側を示している。この送信側には２つの
コントローラ１ａとｌｂが設けられている。コントロー
ラ１ａとｉｂの基本的な構造は第１Ａ図に示したコント
ローラｌとほぼ同じである。すなわち両コントローラｌ
ａと１ｂのそれぞれには半導体レーザ１１ａ、１１ｂ、
放熱板１２ａと１２ｂ、モニター用受光素子１３ａと１
３ｂ、拡散光にするためのレンズ１４ａ。

１４ｂならびに変調などを行なう制御回路１５ａ、１５
ｂがそれぞれ設けられている。そして両コントローラ１
ａとｌｂから発せられるレーザビームを区別するために
一方のコントローラ１ａには１７４波長板１６ａが、他
方コントローラｉｂには３７４波長板１６ｂがそれぞれ
設けられている。コントローラｌａからは送信信号によ
り変調されたレーザビームＬａが送られ、コントローラ
１ｂからは送信信号により変調されたレーザビームＬｂ
が共に拡散光によって発せられる。第４図の斜視説明図
に示すように、半導体レーザから発せられるレーザビー
ムはＸ方向を波面方向とする直線偏光であるが、コント
ローラ１ａにおいてｌ／４波長板１６ａを通過したレー
ザビームＬａは、右回り（受光側から見て右回り）の円
偏光となる。またコントローラ１ｂには３７４波長板１
６ｂが設けられているため、これを通過したレーザビー
ムＬｂは左回りの円偏光となる０通常の機器を操作する
環境においてはこのような円偏光の光が存在しないため
１両レーザビームＬａとＬｂは互いに干渉しない区別さ
れたものとして空気中に伝播される。

第３Ｂ図は機器本体の受信部２ａを示している。この受
信部２ａには１７４波長板２５が設けられている。第４
図に示すように、右回りの円偏光のレーザビームＬａが
ｌ／４波長板２５を通過すると、波面がＹ方向の直線偏
光Ｌ　ａｙが得られ、左回りの円偏光のレーザビームＬ
ｂが１７４波長板２５を通過すると波面がＸ方向の直線
偏光Ｌ　ｏｘが得られろ、第３Ｂ図に示すように、１７
４波長板２５の奥にはビームスブリック２６が設けられ
ている。このビームスプリッタ２６により、直線偏光Ｌ
ａｙは直角方向へ反射され、これと波面方向が９０°相
違している直線偏光Ｌ　ｂ＋＋は通過させられる。そし
て反射された直線偏光Ｌａｙには受光素子２１ａが対向
し、通過した直線偏光Ｌ　６１１には受光素子２１ｂが
対向している。すなわち一方のコントローラｌａから発
せられたレーザビームＬａは受光素子２１ａによって検
出され、他方のコントローラｌｂから発せられたレーザ
ビームＬｂは受光素子２１ｂによって検出される。この
ように異なるコントローラから同時に発せられレーザビ
ームを異なる受光素子によって区別して同時に検出する
ことが可能になる。一方の受光素子２１ａには受信アン
プ２２ａと波形整形回路２３ａが接続され、他方の受光
素子２１ｂには受信アンプ２２ｂと波形整形回路２３ｂ
が接続されている。

さらにデコーダ２４が設けられており、受光素子２１ａ
と２１ｂとにより検出された各コントローラ１ａとｌｂ
からの送信信号が復調できるようになっている。

上記の第２実施例では、２つのコントローラ１ａと１ｂ
とによる同時送信が可能であり、またそれぞれのコント
ロール信号の送信密度をレーザビームにより高めること
が可能であるため、例えばゲーム装置を二人で同時操作
することなどが可能になる。なお上記の構成では１／４
波長板２５によって円偏光を直線偏光の光に直している
ため、円偏光の存在していない外来光はこの構成でカッ
トできる。しかしながらＳ／Ｎ比を高くするためにｌ／
４波長板２５の前に第１Ｂ図に示す狭帯域フィルタ２８
を設けることも可能である。また本発明では２つの同時
に発せられたレーザビームの識別が可能であるが、これ
は必ずしも２つの別々のコントローラ１ａと１ｂとから
発せられるものに限られず１例えば、１つのコントロー
ルにて２つのデータを同時送信する必要がある場合にお
いて、１つのコントローラから回転方向の異なる２種の
円偏光レーザビームを発するようにしてもよい。

第５Ａ図と第５Ｂ図は本発明の第３実施例を示している
。この実施例は上記第２実施例と同じ原理を使用して２
つの装置の双方向同時操作を可能にしたものである。

第５Ａ図に示す第１の装置３１では、制御回路１５ａに
よって変調され半導体レーザｌｌａから発せられたレー
ザビームが１／４波長板１６ａを通過してレンズ１４ａ
により拡散されるようになっている。よってこの第１の
装置からは右回りの円偏光のレーザビームＬａが出力さ
れる。一方、第５Ｂ図に示す第２の装置３２では、制御
回路１５ｂにより変調されて半導体レーザｌｌｂから出
力されたレーザビームが３／４波長板１６ｂを通過し、
左回りの円偏光のレーザビームＬｂが出力される。よっ
て両レーザビームＬａとＬｂは互いに干渉することなく
空気中を伝播する。

第２の装置３２の受光部には１／４波長板２５ｂが設け
られており、第４図に示したのと同様に、第１の装置３
１から発せられたレーザビ−ムＬａがこの１７４波長板
２５ｂを通過するとＹ方向が波面方向となる直線偏光と
なり、ビームスプリッタ２６ｂにより直角方向へ反射さ
れる。また第２の装置３２自ら発せられたレーザビーム
Ｌｂが乱反射されて入った場合には１７４波長板２５ｂ
を通過することによりＸ方向が波面となる直線偏光とな
る。そしてこの直線偏光はビームスプリッタ２６ｂを通
過する。ビームスプリッタ２６ａの反射方向にのみ受光
素子２１ｂが設けられており、この受光素子２１ｂによ
り第１の装置３１から発せられたレーザビームＬａのみ
が検知される。そして受光素子２１ｂの受光出力は、受
信アンプ２２ｂ、波形整形回路２３ｂを経てデコーダ２
４ｂに送られる。

一方第１の装置３１に受光部には３７４波長板２５ａが
設けられている。第２の装置３２から発せられた左回り
円偏光のレーザビームＬｂがこの３７４波長板２５ｂを
通過するとＹ方向が波面となる直線偏光となり、これが
ビームスプリッタ２６ａによって直角方向へ反射される
。一方、第１の装置３１自ら発せられたレーザビームＬ
ａが乱反射などにより戻った場合には、右回り円偏光で
あるため、３７４波長扱２５　ａを通過することにより
波面がＸ方向の直線偏光となり、この光はビームスブリ
タ２６ａを通過する。よって第１の装置３１では、第２
の装置３２から発せられたレーザビームＬｂだけが受光
素子２１ａにて検知されることになる。そして受信アン
プ２２ａ、波形整形回路２３ａ、デコーダ２４ａにより
受信された信号が増幅され復調される。

この第３実施例では、第１の装置３１と第２の装置３２
によって双方向の同時遠隔操作が行なわれる。よって２
つのゲーム装置を互いに相手側から操作しあったり、一
方をコントローラで他方をニアコンディショナなどの装
置とした場合などのように、コントローラからの操作と
同時にその動作確認をコントローラで受けるなどの制御
が可能になる。

第６Ａ図と第６Ｂ図は本発明の第４実施例を示している
。この実施例も２つの装置による双方向同時遠隔操作を
可能にしたものである。

第６図に示す第１の装置４１からは制御回路１５によっ
て変調され、半導体レーザ１１から発せられたレーザビ
ームしく赤色付近の波長を有する）がレンズ１４により
拡散光として発せられる。第６Ｂ図に示す第２の装置４
２では、制御回路４４によって変調された信号が赤外線
発光ダイオード４３から出力される。第２の装置４２に
は、フィルタ２８ｂが設けられている。このフィルタ２
８ｂは赤外線を遮断するものであり、これにより第１の
装置４１から発せられたレーザビームしたけが受光素子
２１により検知され、受信アンプ２２、波形整形回路２
３、デコーダ２４に送られる。一方第１の装置４１には
赤外線のみを通過するフィルタ２８ａが設けられており
、第２の装置４２から発せられた赤外線ＬＩｌ＋のみが
受光素子４５により検知されて、受信アンプ４６、波形
整形回路４７ならびにデコーダ４８に送られるようにな
っている。この装置により互いに干渉することな（２つ
の装置の双方向同時遠隔操作が可能になる。

第７Ａ図と第７Ｂ図は本発明の第５実施例を示している
。

この実施例では、第１の装置４１ａに半導体レーザ１１
が設けられており、これから発せられるレーザビームが
ｌ／４波長板１６ａを通過して右回りの円偏光のレーザ
ビームしどなって出力される。第２の装置４２ａには赤
外線発光ダイオード４３が設けられている。第１の装置
４１ａと第２の装置４２ａには共に１７４波長板２５ａ
。

２５ｂが設けられ、さらにその後方にビームスプリッタ
２６ａと２６ｂが設けられている。第１の装置４１ａか
ら発せられた円偏光のレーザビームしはｌ／４波長板２
５ａ、２５ｂを通過することにより直線偏光となりビー
ムスプリッタ２６ａならびに２６ｂによって反射される
。よって第２の装置４２ａにおいてその反射方向に受光
素子２１を置くことにより第１の装置から発せられたレ
ーザビームを検知でき、また第２の装置４２ａ自ら発せ
られた赤外線が検知されるのを防止できる。また第１の
装置４１ａにて、ビームスプリッタ２６ａの透過方向へ
受光素子４５を設けておくことにより、赤外線のみを検
知し、自ら発せられたレーザビームを直角方向へ反射さ
せることが可能になる。

〔効果Ｊ 以上のように、本発明によれば、外来光に強く、屋外使
用も可能で、しかもデータ転送密度が高く、消費電力の
小さい遠隔操作装置を得ることが可能になる。

また２台同時使用または２つの情報の同時転送が可能で
あり、また双方向同時遠隔操作も可能である。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図と第１Ｂ図は本発明の第１実施例を示すもので
あり、第１Ａ図は送信側、第１Ｂ図は受信側をそれぞれ
示す装置構成図、第２図はレーザダイオードと赤外線の
スペクトルを示す線図、第３Ａ図と第３Ｂ図は本発明の
第２実施例を示すものであり、第３Ａ図は送信側、第３
Ｂ図は受信側をそれぞれ示す装置構成図、第４図はレー
ザビームの偏光を説明する第２実施例の斜視図、第５Ａ
図と第５Ｂ図は本発明の第３実施例を示すものであり、
第５Ａ図は送信側、第５Ｂ図は受信側をそれぞれ示す装
置構成図、第６Ａ図と第６Ｂ図は本発明の第４実施例を
示すものであり、第６Ａ図は送信側、第６Ｂ図は受信側
をそれぞれ示す装置構成図、第７Ａ図と第７Ｂ図は本発
明の第５実施例を示すものであり、第７Ａ図は送信側、
第７Ｂ図は受信側をそれぞれ示す装置構成図である。 １、ｌａ、ｌｂ・・・コントローラ、２．２ａ・・・受
信部、１１．ｌｌａ、１ｌｂ−半導体レーザ、１４．１
４ａ、　　１４ｂ・・・レンズ、１６　ａ　−１７４波
長板、ｌ　６　ｂ−３７４波長板、２１，２１ａ。 ２１ｂ・・・受光素子、２８・・・フィルタ、２２゜２
２ａ・・・受信アンプ、２３，２３ａ・・・波形整形回
路、　２４　・・・デコーダ、３１，４１．４１ａ＝−
第１の装置、３２．４２，４２ａ−第２の装置。 ｊ 第７Ｂ図 １／４屓看板

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、送信側は、半導体レーザと、この半導体レーザから
   発せられるレーザビームを送信信号に応じて変調する制
   御回路とから成り、 受信側は、前記送信側から発せられたレーザビームを検
   知する受光素子と、この受光素子の受光出力から前記信
   号を復調する回路とから成るレーザを使用した遠隔操作
   装置 ２、送信側は、２個の半導体レーザと、この２個の半導
   体レーザから発せられるレーザビームを別々の送信信号
   に応じて変調する制御回路と、２個の半導体レーザから
   発せられるレーザビームをそれぞれ異なる回転方向の円
   偏光とするためにそれぞれの半導体レーザの発光光路に
   配置された波長板とから成り、 受信側は、前記送信側から発せられたそれぞれのレーザ
   ビームを向きの異なる直線偏光とする波長板と、この波
   長板を通過したそれぞれのレーザビームの進行方向を分
   離するビームスプリッタと、このビームスプリッタによ
   り分離されたそれぞれのレーザビームを検知する２個の
   受光素子と、この２個の受光素子の受光出力から前記信
   号を復調する回路とから成るレーザを使用した遠隔操作
   装置 ３、第１の装置には、半導体レーザと、この半導体レー
   ザから発せられるレーザビームを送信信号に応じて変調
   する制御回路と、この半導体レーザから発せられるレー
   ザビームを円偏光とするために半導体レーザの発光光路
   に配置された波長板とが設けられ、第２の装置には、半
   導体レーザと、この半導体レーザから発せられるレーザ
   ビームを送信信号に応じて変調する制御回路と、この半
   導体レーザから発せられるレーザビームを第１の装置か
   ら発せられるレーザビームと異なる回転方向の円偏光と
   するために半導体レーザの発光光路に配置された波長板
   とが設けられ且つ、 第１の装置と第２の装置のそれぞれには、相手側の装置
   から発せられたレーザビームと自ら発せられたレーザビ
   ームとを向きの異なる直線偏光にする波長板と、この波
   長板を通過したそれぞれのレーザビームの進行方向を分
   離するビームスプリッタと、このビームスプリッタによ
   り分離されたそれぞれのレーザビームのうち相手側の装
   置から発せられたものに対向する受光素子と、この受光
   素子の受光出力から前記信号を復調する回路とが設けら
   れて成るレーザを使用した遠隔操作装置４、第１の装置
   には、半導体レーザと、この半導体レーザから発せられ
   るレーザビームを送信信号に応じて変調する制御回路と
   が設けられ、第２の装置には、赤外線発光素子と、この
   赤外線発光素子から発せられる赤外線を送信信号に応じ
   て変調する制御回路とが設けられ且つ、 第１と第２の装置のそれぞれにはレーザビームと赤外線
   とを分離する光学装置と、レーザビームあるいは赤外線
   のうち相手側の装置から発せられたものに対向する受光
   素子と、この受光素子の受光出力から前記信号を復調す
   る回路とが設けられて成るレーザを使用した遠隔操作装
   置