DE68911345T2

DE68911345T2 - Photodetektor.

Info

Publication number: DE68911345T2
Application number: DE68911345T
Authority: DE
Inventors: Shouji Yokota
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1988-03-29
Filing date: 1989-01-20
Publication date: 1994-06-30
Anticipated expiration: 2009-01-21
Also published as: JPH01146637U; EP0335068B1; EP0335068A3; JPH084757Y2; US4948969A; DE68911345D1; EP0335068A2

Description

Die Erfindung betrifft einen Photodetektor zur Verwendung bei einem Fernsteuergerät, das Strahlen im nahen Infrarot usw. als Steuersignale verwendet, z.b. eine Fernsteuereinheit für ein Fernsehgerät, einen Videobandrekorder oder dergleichen.
Herkömmlicherweise ist der Empfangsschaltungsteil eines drahtlosen Fernsteuerungssystems, das aufgrund von Strahlen im nahen Infrarot arbeitet, durch einen Photosensor (photoelektrische Wandlervorrichtung) , eine Detektorschaltung, eine Signalzug-Formschaltung usw. gebildet. Dieser Empfangsschaltungsteil handhabt extrem schwache elektrische Signale und wird daher leicht durch Störsignale beeinflußt, die durch elektrostatische Induktion oder elektromagnetische Induktion innerhalb und außerhalb des drahtlosen Fernsteuerungssystems erzeugt werden, so daß der Betrieb des Empfangsschaltungsteils instabil wird. Daher wird der Empfangsschaltungsteil von einem Abschirmgehäuse umschlossen, damit der Eintritt von Störsignalen in den Empfangsschaltungsteil durch das Abschirmgehäuse beschränkt wird.
Um jedoch elektrische Signale durch den Photosensor zu empfangen, ist es erforderlich, daß ein Fenster für Einpfangslicht im Abschirmgehäuse angebracht wird. Demgemäß wurden, um den Eintritt von Störsignalen durch das Fenster in den Empfangsschaltungsteil zu verhindern, bisher verschiedene Gegenmaßnahmen ergriffen, wie sie in den Fig. 1 bis 5 dargestellt sind. In Fig. 1 ist ein Lichtemp£angsfenster 3 so klein wie möglich in der Vorderfläche eines Abschirmgehäuses 2 eines Empfangsschaltungsteils 1 ausgebildet. In Fig. 2 wird das Lichtempfangsfenster 3 durch leitende Metallgase gebildet. In Fig. 3 wird das Lichtempfangsfenster 3 durch mehrere Schlitze gebildet, wie in der Japanischen (ungeprüften) Gebrauchsmusteranmeldung Nr. 23182/1987 offenbart. Indessen wird in den Fig. 4 und 5 das Lichtempfangsfenster 3 an der Vorderfläche des Abschirmgehauses 3 durch mehrere Löcher 4 gebildet.
Jedoch kann bei der bekannten Anordnung von Fig. 1, da der Durchmesser des Lichtempfangsfensters 3 wegen der Beschrärkung der Richtcharakteristik des Empfangsschaltungsteils 1 nicht allzu klein ausgebildet werden kann, das Abschirmgehäuse 2 den Empfangsschaltungsteil 1 nicht völlig von Störsignalen abschirmen. Bei der bekannten Anordnung von Fig. 2 ist die Richtcharakteristik verschlechtert. Ferner sind bei der bekannten Anordnung von Fig. 2 die Herstellkosten hoch, da das Lichtempfangsfenster 3 durch die vom Abschirmgehäuse 2 getrennt vorliegenden Metallgase gebildet wird. Indessen sind bei der bekannten Anordnung von Fig. 3, da sich die Schlitze in Längsrichtung in vertikaler Richtung des Abschirmgehäuses 2 erstrecken, und da gegenüberliegende Seitenwände jeder der Schlitze zum Photosensor hin ausgerichtet sind, die Richtcharakteristik für Lichtsignale, die sich in Querrichtung des Abschirmgehäuses 2 ausbreiten, ausgezeichnet, jedoch ist die Richtcharakteristik für Lichtsignale, die sich in vertikaler Richtung des Abschirmgehäuses 2 ausbreiten, schlecht. Ferner ist bei der bekannten Anordnurg der Fig. 4 und 5, da die Flächen der gegen Lichtsignale 5, die sich schräg zur Vorderfläche des Abschirmgehäuses 2 ausbreiten, wirkenden Löcher wesentlich verringert sind, wie in Fig. 5 dargestellt, die Menge der durch einen Photosensor ernpfangenen Lichtsignale verringert, das zu einer Verschlechterung seiner Richtcharakteristik führt.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Demgemäß ist es eine wesentliche Aufgabe der Erfindung, im Hinblick auf ein Beseitigen der den herkömmlichen Photodetektoren innewohnenden Nachteile, einen Photodetektor anzugeben, der ausgezeichnete Abschirmwirkung gegen Störsignale aufweist und über verbesserte Richtcharakteristik verfügt.
Wie in den Fig. 6 und 7 dargestellt, weist ein erfindungsgemäßer Photodetektor zum Lösen dieser Aufgabe der Erfindung einen Empfangsschaltungsteil 3 und ein Abschirmgehäuse 2 zum Vornehmen elektromagnetischer Abschirmung des Empfangsschaltungsteils 1 auf, wobei die Verbesserung in folgendem bebesteht: einem Lichtempfangsfenster 3, das am Abschirmgehäuse 2 konvex in einer Richtung vom Empfangsschaltungstell 1 weg so ausgebildet ist, daß es diesem Enpfangsschaltungsteil 1 gegenübersteht; und mehreren Löchern 4, die in der Umfangsfläche des Lichtempfangsfensters 3 so ausgebildet sind, daß sie Lichtsignale 5 zum Empfangsschaltungsteil 1 leiten.
Beim erfindungsgemäßen Photodetektor laufen Lichtsignale 5 von Strahlen im nahem Infrarot, wie sie von einem Fernsteuerungssender ausgesandt werden, durch die Löcher 4 des Lichtempfangsfensters 3 zu einem Sensorchip 7 eines Photosensors 6. Dabei treten Störsignale um so leichter in das Abschirmgehäuse 2 ein, je größer der Durchmesser der Löcher 4 ausgebildet wird. Dagegen nimmt die Abschirmwirkung des Abschirmgehäuses 2 gegenüber Störsignalen zu, wenn der Durchmesser der Löcher 4 verkleinert wird. Beim erfindungsgemäßen Photodetektor kann, da mehrere Löcher 4 im Lichtempfangsgehäuse 3 ausgebildet sind, nicht nur die erforderliche Menge an Lichtsignalen 5 durch die Löcher 4 durchgelassen werden, sondern es kann auch die Abschirmwirkung des Abschirmgehäu ses 2 gegen Störsignale verbessert werden.
Darüber hinaus können beim erfindungsgemäßen Photodetektor, da das Lichtempfangsfenster 3 konvex in der dem Empfangsschaltungsteil 3 abgewandten Richtung ausgebildet ist, und die Löcher 4 auf der Fläche des Lichtempfangsfensters 3 in solcher Weise ausgebildet sind, daß einander gegenüberste hende Seitenwände 4a jedes der Löcher 4 zum Photosensor 6 hin ausgerichtet sind, selbst Lichtsignale 5, die sich schräg relativ zur Vorderseite des Abschirmgehäuses 2 ausbreiten, durch den Photosensor 6 empfangen werden, selbst dann, wenn die Löcher 4 einen kleinen Durchmesser aufweisen.
Da beim erfindungsgemäßen Photodetektor die Flächenverringerung der Löcher 4, die wirkungsvoll gegen Lichtsignale ist, die sich schräg relativ zur Vorderseite des Abschirmgehäuses 2 ausbreiten, begrenzt werden, kann ein Fernsteuerung ermöglichender Bereich merklich durch Verbesserung seiner Richtcharakteristik erweitert werden.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Diese Aufgabe und Merkmale der Erfindung werden durch dich folgende Beschreibung in Verbindung mit den bevorzugten Ausführungsbeispielen derselben unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen deutlich, in denen:
Fig. 1 bis 4 perspektivische Ansichten jeweiliger bekannter Photodetektoren sind (auf die bereits Bezug genommen wurde);
Fig. 5 ein Teilschnitt entlang der Linie V-V in Fig. 4 ist (worauf bereits Bezug genommen wurde);
Fig. 6 eine perspektivische Darstellung eines Photodetektors gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist;
Fig. 7 ein Teilschnitt entlang der Linie VII-VII in Fig. 6 ist;
Fig. 8 und 9 Frontansichten von Lichtempfangsfenstern sind, wie sie bei Photodetektoren bei einem zweiten bzw. dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet werden;
Fig. 10 eine Darstellung ähnlich der von Fig. 7 ist, wobei sie speziell ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt; und
Fig. 11 eine Darstellung ähnlich der von Fig. 6 ist, wobei sie speziell ein fünftes Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.
Bevor die Beschreibung der Erfindung fortschreitet, wird darauf hingewiesen, daß gleiche Teile in mehreren Darstellungen gemäß den beigefügten Zeichnungen durch gleiche Bezugsziffern gekennzeichnet sind.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

In den Zeichnungen ist in den Fig. 6 und 7 ein Photodetektor K1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung zur Verwendung in einem Fernsteuergerät dargestellt. Der Photodetektor K1 weist einen Empfangsschaltungsteil 1 und ein Abschirmgehäuse 2 zum Vornehren elektromagnetischer Abschirmung des Empfangsschaltungsteils 1, und ein Lichtempfangsfenster 3 auf. Das Lichtempfangsfenster 3 ist integral in einer Vorderfläche 8 des Abschirmgehäuses 2 ausgebildet, und es steht dem Empfangsschaltungsteil 1 so gegenüber, daß es konvex in der Richtung vom Empfangsschaltungsteil weg projiziert wird. Ferner sind mehrere kreisförmige Löcher 4 so in der gesamten Fläche des Lichtempfangsfensters 3 ausgebildet, daß sie Lichtsignale 5 auf den Empfangsschaltungsteil 1 leiten.
Der Empfangsschaltungsteil 1 wird durch einen Photosensor 6, eine Verstärkungsschaltung, eine Detektorschaltung, eine Signalzug-Formungsschaltung usw. gebildet. Der Photosensor 6 wird durch eine Photodiode gebildet und beinhaltet einen Sensorchip (Photodiodenchip) 7. Der Photosensor 6 ist hinter dem Lichtempfangsfenster 3 angeordnet.
Das Abschirmgehäuse 2 besteht aus elektrisch leitendem Material und weist Quaderform auf. Um den Empfangsschaltungsteil 1 gegenüber Störsignalen abzuschirmen, wie sie durch elektrostatische oder elektromagnetische Induktion innerhalb und außerhalb des Steuergeräts erzeugt werden, ist der Empfangsschaltungsteil 1 im Abschirmgehäuse 2 untergebracht. Die konvexe Oberfläche des Lichtempfangsfensters 3 weist Halbkugelform auf. Mehrere der kreisförmigen Löcher 4 sind im Lichtempfangsfenster 3 so ausgebildet, daß sie radial mit dem Scheitelpunkt der kugelförmigen Oberfläche des Lichtempfangsfensters 3 als Zentrum angeordnet sind. Jedes der Löcher 4 weist einen solchen Durchmesser von z.B. 1,2 mm auf, daß es den Eintritt von Störsignalen in das Abschirmgehäuse 2 ausreichend verringert, und die Anzahl der Löcher 4 ist auf einen solch-an Wert eingestellt, daß eine ausreichende Menge an Lichtsignalen 5 für den Empfangsschaltungsteil sichergestellt ist. Darüber hinaus sind einander gegenüberstehende Seitenwände 4a jedes der Löcher 4 in einer Richtung rechtwinklig zur halbkugelförmigen Oberfläche des Lichtempfangsfensters 3 ausgebildet, um zum Photosensor 6 des Empfangsschaltungsteils 1 ausgerichtet zu sein.
Bei der oben beschriebenen Anordnung des Photodetektors K1 laufen Lichtsignale 5 von Strahlen im nahen Infrarot, wie sie von einem Fernsteuerungssender gesendet werden, durch die Löcher 4 des Lichteinpfangsfensters 3 in das Abschirmgehäuse 2, und sie werden durch den Sensorchip des Photosen sors 6 in elektrische Signale umgewandelt, um über die Verstärkungsschaltung, die Detektorschaltung usw. an eine Signaldecodierschaltung ausgegeben zu werden. Dabei treten Störsignale um so leichter in das Abschiringehäuse 2 ein, je mehr der Durchmesser der Löcher 4 vergrößert wird. Dagegen wird der Abschirmeffekt des Abschirmgehäuses 2 gegenüber Störsignalen verbessert, wenn der Durchmesser der Löcher 4 verringert wird. Da beim Photodetektor K1 mehrere Löcher 4 im Lichtempfangsfenster 3 ausgebildet sind, kann die erforderliche Menge an Lichtsignalen 5 für den Empfangsschaltungsteil 1 durch die Löcher 4 geleitet werden, und die Abschirmwirkung des Abschirmgehäuses 2 gegen Störsignale kann verbessert werden.
Indessen ist beim Photodetektor K1 das Lichtempfangsfenster 3 konvex ausgebildet. Darüber hinaus sind die in der gesamten Fläche des Lichtempfangsfensters 3 Löcher 4 ausgebildet, und die einander gegenüberstehenden Seitenwände 4a jedes der Löcher 4 sind in einer Richtung rechtwinkLig zur halbkugeligen Oberfläche des Lichtempfangsfensters 3 ausgebildet, um zum Photosensor 6 hin ausgerichtet zu sein. Daher können im Photodetektor K1, selbst wenn der Durchmesser der Löcher 4 klein ist, selbst solche Lichtsignale 5 vom Photosensor 6 empfangen werden, die schräg relativ zur 7orderseite 8 des Abschirmgehäuses 2 laufen.
Wie oben beschrieben, ist im Photodetektor K1, da die Verkleinerung der Flächen der gegen Lichtsignale 5, die sich schräg relativ zur Vorderseite 8 des Abschirmgehäuses 2 ausbreiten, wirkenden Löcher verringert werden kann, ist die Verkleinerung der Menge an Lichtsignaler 5, die in den Photosensor 6 einzugeben sind, verringert, so daß ein Fernsteuerung ermöglichender Bereichs durch Verbesserung der Richtcharakteristik außerordentlich erweitert werden kann.
Daher können im Lichtempfangsfensters 3 des Photodetektors K1 die optischen Signale, die sich schräg relativ zur Vorderseite des Abschirmgehäuses 2 ausbreiten, dem Photosensor 6 mit geringem Verlust zugeführt werden, und der Empfangsschaltungsteil 1 kann ausreichend gegenüber externen Stör-Signalen abgeschirmt werden, so daß Fernsteuerung des fern gesteuerten Geräts stabil ausgeführt werden kann.
Indessen ist der erfindungsgemäße Photodetektor nicht auf denjenigen des obigen Ausführungsbeispiels beschränkt, sondern kann in verschiedener Weise modifiziert werden. Z.B. ist, wie dies in Fig. 8 dargestellt ist, das Lichtempfangs fenster 3 nicht auf die Halbkugelform beschränkt, sondern es kann in Form einer polygonalen Pyramide in einem Photodetektor K2 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung ausgebildet sein. Indessen ist, wie dies in Fig. 9 dargestellt ist, jedes der Löcher 4 des Lichtempfangsfensters 3 nicht auf Kreisform beschränkt, sondern es kann durch eine langgestreckte Öffnung ersetzt werden, die sich radial mit dem Scheitelpunkt der konvexen Oberfläche des Lichtempfangsfensters 3 als Zentrum in einem Photodetektor K3 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung erstreckt.
Ferner sind, wie dies in Fig. 10 dargestellt ist, die einander gegenüberstehenden Seitenwände 4a jedes der Löcher 4 nicht dahin beschränkt, daß sie in der Richtung rechtwinklig zur halbkugeligen Oberfjäche des Lichtempfangsfensters 3 ausgebildet sein müssen, sondern sie können parallel zueinander in einer Richtung rechtwinklig zur Vorderseite des Abschirmgehäuses 2 in einem Photodetektor K4 gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung ausgebildet sein. Im Photodetektor K4 können die Löcher 4 einfacher bearbeitet werden als im Photodetektor K1.
Schließlich ist in Fig. 11 ein Photodetektor K5 gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Ihn Photodetektor K5 sind mehrere Löcher 4 entlang einer kreisförmigen Basis der halbkugeligen Oberfläche des Lichtempfangsfensters 3 ausgebildet, und ein Paar halbkreisförmiger, voneinander durch eine Pippe 11 getrennter Öffnungen 10 ist im Scheitelpunkt der halbkugeligen Oberfläche des Lichtempfangsfensters 3 ausgebildet. Da der übrige Aufbau des Photodetektors K5 zu dem des Photodetektors K1 ähnlich ist, wird die Beschreibung hierzu der Kürze halber abgekürzt.
Darüber hinaus muß das Lichtempfangsfenster 3 nicht notwendigerweise integral mit dem Abschirmgehäuse 2 ausgebildet sein, sondern es kann auch getrennt vom Abschirmgehäuse 2 vorliegen.
Wie es aus dem Vorstehenden deutlich erkennbar ist, ist beim erfindungsgemäßen Photodetektor das dem Empfangsschaltungsteil gegenüberstehende Lichtempfangsfenster konvex auf dem Abschirmgehäuse ausgebildet, nd mehrere Löcher sind so in der Oberfläche des Lichtempfangsfensters ausgebildet, daß sie Lichtsignale zum Empfangsschaltungsteil leiten. Demgemäß sind erfindungsgemäß Abschirmeffekte des Abschirmgehäuses gegen Störsignale, wie sie innerhalb und außerhalb des ferngesteuerten Gerätes erzeugt werden, verbessert, und ein breiter Fernsteuerungsbereich kann durch Verbesserung der Richtcharakteristik erzielt werden.
Ferner kann gemäß der Erfindung, da die Abschirmwirkung des Abschirmgehäuses gegen Störsignale verbessert ist, der Empfangsschaltungsteil dicht bei Störguellen angeordnet werden, was zum Einsparen von Platz führt, wie er für das ferngesteuerte Gerät erforderlich ist.
Darüber hinaus kann mit der Erfindung, da das Lichtempfangsfenster durch Bearbeiten des Abschirmgehäuses selbst erhalten wird, die ausgezeichnete Wirkung des Verringerns der Herstellkosten des Photodetektors erzielt werden.

Claims

1. Photodetektor (K1 - K5) mit einem Empfangsschaltungsteil (1) und einem Abschirmgehäuse (2) zum elektromagnetischen Abschirmen des Empfangsschaltungsteils (1), mit:

- einem Lichtempfangsfenster (3), das am Abschirmgehäuse (2) konvex in einer Richtung vom Empfangsschaltungsteil (1) weg so ausgebildet ist, daß es diesem Emp£angsschaltungsteil (1) gegenübersteht; und

- mehreren Löchern (4), die in der Oberfläche des Lichtempfangsfensters (3) so ausgebildet sind, daß sie Lichtsignale (5) zum Empfangsschaltungsteil (1) leiten.

2. Photodetektor (K1, K3 - K5) nach Anspruch 1, bei dem die konvexe Oberfläche des Lichtempfangsfensters (3) Halbkugelform aufweist.

3. Photodetektor (K1, K4, K5) nach Anspruch 2, bei dem jedes der Löcher (4) Kreisform aufweist.

4. Photodetektor (K1, K5) nach Anspruch 2, bei dem die Löcher (4) in einer Richtung rechtwinklig zur halbkugeligen Oberfläche des Lichtempfangsfensters (3) ausgebildet sind.

5. Photodetektor (K1, K5) nach Anspruch 3, bei dem die Löcher (4) in einer Richtung rechtwinklig zur halbkugeligen Oberfläche des Lichtempfangsfensters (3) ausgebildet sind.

6. Photodetektor (K2, K3) nach Anspruch 1, bei dem die konvexe Oberfläche des Lichtempfangsfensters (3) die Form einer polygonalen Pyramide aufweist.

7. Photodetektor (K3) nach Anspruch 2, bei dem jedes der Löcher (4) durch eine langgestreckte Öffnung gebildet wird, die sich radial ausgehend vom Scheitelpunkt der halbkugeligen Oberfläche des Lichtempfangsfensters (3) erstreckt.

8. Photodetektor (K3) nach Anspruch 6, bei dem jedes der Löcher (4) durch eine langgestreckte Öffnung gebildet wird die sich radial ausgehend vom Scheitelpunkt der polygonalen Pyramide des Lichtempfangsfensters (3) aus erstreckt.

9. Photodetektor (K4) nach Anspruch 2, bei dem das Lichtempfangsfenster (3) in einer Fläche (8) des Abschirmgehäuses (2) ausgebildet ist, und die Löcher (4) in einer Richtung rechtwinklig zu dieser Fläche (8) des Abschirmgehäuses (2) ausgebildet sind.

10. Photodetektor (K4) nach Anspruch 3, bei dem das Lichtempfangsfenster (3) in einer Fläche (8) des Abschirmgehäuses (2) ausgebildet ist, und die Löcher (4) in einer Richtung rechtwinklig zu dieser Fläche (8) des Abschirmgehäuses (2) ausgebildet sind.

11. Photodetektor (K5) nach Anspruch 3, bei dem die Löcher (4) entlang einer kreisförmigen Basis der halbkugeligen Oberfläche des Lichtempfangsfensters (3) ausgebildet sind, und ein Paar halbkreisförmiger Öffnungen (10) im Scheitelpunkt der halbkugeligen Oberfläche des Lichtempfangsfensters (3) ausgebildet ist.