JP2006173969A - 全方向受光装置および赤外線受信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】通信可能範囲を確保する上で有利な全方向受光装置を提供する。
【解決手段】全方向受光装置２０は、プリズム２２と、受光素子２４とを備えている。プリズム２２は、円柱状の柱体２２０２と、柱体２２０２の上端に先端に至るにつれて断面積が小さくなる円錐部２２０４とを有し、本実施例ではプリズム２２は透光性を有する合成樹脂で形成されている。プリズム２２は、円錐部２２０４が上方に位置し円錐部２２０４の軸線が上下方向を向いた状態で配置されている。円錐部２２０４の周面をなす円錐面２２０６は、外部から該円錐面２２０６に入射した光線を柱体２２０２の内部（柱体２２０２の内部から下端に向けて）に反射させる反射面を構成している。
【選択図】図３

Description

本発明は例えば赤外線送信装置などから送信される赤外線信号を受光する赤外線受信装置などに使用される全方向受光装置に関する。

赤外線送信装置などから送信される赤外線信号を受光する赤外線受信装置に使用される全方向受光装置として、柱体の上面に逆錐体状の凹部を有し該錐体が柱体の側面から入射した光線に対する反射面を構成するプリズムと、プリズムの下端に装着された受光素子とを備え、反射面で反射された光線が受光素子に受光されるように構成したものが提案されている（特許文献１、２）。
このような全方向受光装置では、受光素子から出力される受光信号が後段の信号処理部に供給されこの信号処理部によって制御情報を示すデータコードに変換される。
特開平５−１７５９１０号公報 特公平５−１７５９１１号公報

一方、全方向受光装置において、受光素子によって出力される受光信号の大きさが信号処理部で処理可能な最低レベルを確保することができる全方向受光装置と赤外線送信装置との間の距離を通信可能距離とした場合、この通信可能距離が大きいほど赤外線送信装置の使用可能な範囲を広く確保することができ好ましい。
しかしながら、上述した従来の全方向受光装置では、通信可能範囲がある程度確保されているものの改善の余地があった。
本発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、その目的は、通信可能範囲を確保する上で有利な全方向受光装置を提供することにある。

上述の目的を達成するため、本発明は、柱体の一端に先端に至るにつれて断面積が小さくなる円錐部を有し、この円錐部の周面をなす円錐面が外部から該円錐面に入射した光線を前記柱体の内部に反射させる反射面を構成するプリズムと、前記柱体の他端に設けられた受光素子とを有し、前記円錐面に入射された光が前記受光素子に受光されるように構成されていることを特徴とする。

本発明によれば、プリズムの円錐部の円錐面が外部から該円錐面に入射した光線を柱体の内部に反射させる反射面を構成することで、光線が柱体の下端に設けられた受光素子に導かれるため、全方向受光装置に対して光線を出射する装置の通信可能範囲を確保する上で有利となる。

本発明の全方向受光装置は、柱体の一端に円錐部を有するプリズムと、柱体の他端に設けられた受光素子とを設けることによって上記目的を実現した。

次に本発明の実施例について図面を参照して説明する。
図１は赤外線送信装置および赤外線受信装置を含む赤外線リモコン装置の一例を示すブロック図である。
図２（Ａ）は赤外線受信装置の平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ矢視図、（Ｃ）は（Ａ）のＣ矢視図である。
図３（Ｄ）は図２（Ａ）のＤ矢視図、（Ｅ）は図２（Ｂ）のＥＥ線断面図、（Ｆ）は図２（Ａ）のＦＦ線断面図である。
図４は赤外線受信装置の斜視図である。
図５は赤外線受信装置がパーソナルコンピュータに取り付けられた状態を示す説明図、図６は図５の要部説明図である。
図７、図８はプリズムに入射する光の説明図である。
図９は赤外線受信装置における通信可能距離の測定値を示す線図である。

図１に示すように、赤外線リモコン装置８は赤外線送信装置１０と赤外線受信装置５０を含んで構成され、赤外線受信装置５０に本発明の全方向受光装置２０が適用されている。
赤外線受信装置５０は、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）などのインターフェースを介してパーソナルコンピュータ６０に接続されパーソナルコンピュータ６０と通信可能に構成されている。
パーソナルコンピュータ６０はディスプレイ６２（図５）を有し、パーソナルコンピュータ６０にインストールされているアプリケーションプログラムに基づいて動作することによって、文字や静止画あるいは動画を含む画像をディスプレイ６２に表示させるように構成されている。
また、パーソナルコンピュータ６０は、ディスプレイ６２に表示される画像に対応する映像信号（ビデオ信号）をプロジェクタ７０に供給している。
プロジェクタ７０は、パーソナルコンピュータ６０から供給される映像信号に基づいて画像を形成する液晶表示素子と、その液晶表示素子に光を出射させ透過させることで前記画像を形成する光線を出射させる光源と、前記液晶表示素子から出射された光線を不図示のスクリーンに結像させる光学系などを有している。

赤外線送信装置１０は、パーソナルコンピュータ６０に与える操作指令が割り当てられた複数の操作キー１１と、操作キー１１の操作によって出力される操作信号に応じて２進で表現される（「０」と「１」の組み合わせで表現される）データコードを生成するエンコード回路１２と、データコードに応じてキャリア信号を変調する変調回路１３と、変調回路１３から入力される変調信号を増幅して駆動信号として出力する増幅回路１４と、増幅回路１４から供給される駆動信号に基づいて赤外線信号Ｓ（光線）を出力する発光素子１５とを備えている。

赤外線受信装置５０は全方向受光装置２０と信号処理部５４とを備えている。
全方向受光装置２０は発光素子１５から送信された赤外線信号Ｓ（光線）を受光して受光信号を出力するように構成されている。
信号処理部５４は、増幅回路５１と、デコード回路５２と、インターフェース回路５３とを備えている。
増幅回路５１は、全方向受光装置２０から出力される受光信号を増幅するように構成されている。
デコード回路５２は、増幅回路５１から出力される増幅された受光信号を復調して前記データコードに変換するように構成されている。
インターフェース回路５３は、デコード回路５２から供給される前記データコードに割り当てられた制御情報をＵＳＢのインターフェースに変換してパーソナルコンピュータ６０に供給するように構成されている。

図２、図３に示すように、赤外線受信装置５０はケース５００２を備え、ケース５００２は、上下方向の高さと、高さよりも小さい寸法の左右方向の幅と、幅よりも小さい寸法の前後方向の厚さとを有している。
ケース５００２は上端に位置する上端壁５００４と、下端に位置する下端壁５００６と、上端壁５００４と下端壁５００６の周囲を接続する側壁５００８とを備えている。

ケース５００２の上部には全方向受光装置２０が設けられ、全方向受光装置２０は、プリズム２２と、受光素子２４とを備えている。
プリズム２２は、円柱状の柱体２２０２と、柱体２２０２の上端に先端に至るにつれて断面積が小さくなる円錐部２２０４とを有し、本実施例ではプリズム２２は透光性を有する合成樹脂で形成され、合成樹脂として例えばアクリルが用いられている。
プリズム２２は、円錐部２２０４が上方に位置し円錐部２２０４の軸線が上下方向を向いた状態で、円錐部２２０４の全部と柱体２２０２の一部が露出するように柱体２２０２の下部がケース５００２の上壁５００４の開口５００５に挿入された状態で配置されている。
円錐部２２０４の周面をなす円錐面２２０６は、外部から該円錐面２２０６に入射した光線を柱体２２０２の内部（柱体２２０２の内部から下端に向けて）に反射させる反射面を構成している。
本実施例では柱体２２０２は９ｍｍの直径で形成され、円錐部２２０４の頂角は略７０度で形成され、円錐部２２０４の先端形状は例えばＲ＝１ｍｍ程度の球面形状としている。この球面形状の半径が大き過ぎると円錐面２２０６の面積を確保する上で不利となり、この球面形状の半径が小さ過ぎると加工が難しくなるため、Ｒ＝１ｍｍ程度が好ましく、このように円錐部２２０４の先端を球面形状とすることで頂部の欠損などによる円錐部２２０２の損傷を阻止する上で有利となる。
本実施例では、柱体２２０２の下端（円錐部２２０４と反対側の端部）には、円錐部２２０４の軸線と直交する方向に延在する柱体２２０２の輪郭よりも大きな矩形状の板部２２１０が形成されている。

受光素子２４は、柱体２２０２の下端に、すなわち、受光素子２４の中心軸が円錐部２２０４の軸線と合致するようにケース５００２の上部に配設され、円錐面２２０６に入射され、柱体２２０２を介して導かれた光を受光して受光信号を生成し前記増幅回路５１に供給するように構成されている。
柱体２２０２の下端の板部２２１０と受光素子２４との間には、柱体２２０２の板部２２１０から出射される光を受光素子２４に集光するための集光レンズ２６が設けられている。本実施例では、集光レンズ２６は、受光素子２４に一体に組み込まれている。

ケース５００２内部で受光素子２４の下方には、長方形状のプリント基板５０２０がその長辺方向を上下方向に合致させるとともに短辺方向を左右方向に合致させた状態で配設されている。
プリント基板５０２０には、前述した増幅回路５１、デコード回路５２、インターフェース回路５３を構成するＩＣ、コンデンサ、水晶発振器などの電子部品５０２２が実装されている。
プリント基板５０１０の下部には接続ケーブル５０１４の一端が接続され、接続ケーブル５０１４は下端壁５００６の開口を通して外方に導出される。接続ケーブ５０１４の他端には、図５に示すように、パーソナルコンピュータ６０のＵＳＢ接続コネクタ６００２に接続されるＵＳＢ接続プラグ５０１６が設けられている。

図４、図５、図６に示すように、ケース５００２の側壁５００８には、赤外線受信装置５０をパーソナルコンピュータ６０のディプレイ６２部分などの薄肉の部分に係脱可能に取着する取り付け具８０が設けられている。
取り付け付け具８０は、ケース５００２に対して互いに開閉するように揺動可能に結合された第１アーム８２および第２アーム８４と、それら第１アーム８２および第２アーム８４を互いに閉じる方向に付勢する付勢手段（不図示）とを備えている。
各第１、第２アーム８２、８４の先端には、ゴムなどのような摩擦係数の大きな挟持用部材８６が取着されている。

実施例の全方向受光装置２０は次のように使用される。
図５、図６に示すように、赤外線受信装置５０を取り付け具８０を介してパーソナルコンピュータ６０のディスプレイ６２に取着する。この際、プリズム２２は円錐部２２０４がディスプレイ６２の上方に位置した状態で円錐部２２０４の軸線が上下に延在した状態となっている。
図１に示すように、赤外線送信装置１０の操作キー１１を操作すると、操作された操作キー１１に対応した赤外線信号Ｓの光線が発光素子１５から出射される。
出射された赤外線信号Ｓの光線のうち、全方向受光装置２０のプリズム２２の円錐面２２０６に入射した赤外線信号Ｓの光線は、図７あるいは図８のような経路を経て柱体２４の他端から出射され、集光レンズ２６によって集光されて受光素子２４に入射される。
受光素子２４は受光した赤外線信号Ｓの光線に対応する受光信号を生成し増幅回路５１に供給する。増幅回路５１によって増幅された受光信号がデコード回路５２でデコードされることによりデータコードがインターフェース回路５３を介してパーソナルコンピュータ６０に供給される。
パーソナルコンピュータ６０は供給されたデータコードを制御情報として入力し、入力された制御情報に対応付けられた制御動作を行う。
例えば、パーソナルコンピュータ６０が様々な画像や文字をスライド形式で表示するアプリケーションソフトを動作させている場合、前記制御動作としては、プロジェクタ７０によって表示させる画面の切り換え（ページ送り）、画面を暗くする（ブラックアウト）などがある。

次に、プリズム２２の円錐部２２０４の特性について説明する。
図７（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）は、赤外線送信装置１０から円錐部２２０４の軸線に向けて出射された赤外線信号Ｓの光線とプリズム２２の円錐部２２０４の軸線と直交する仮想面Ｐに対してなす角度θがそれぞれ０度、下方に１５度、下方に３０度、下方に４５度である場合におけるプリズム２２内部における光線の経路を示す説明図である。
図８（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）は、赤外線送信装置１０から円錐部２２０４の軸線に向けて出射された赤外線信号Ｓの光線とプリズム２２の円錐部２２０４の軸線と直交する仮想面Ｐに対してなす角度θがそれぞれ上方に１５度、上方に３０度、上方に４５度、上方に６０度である場合におけるプリズム２２内部における光線の経路を示す説明図である。
なお、赤外線信号Ｓの光線が仮想面Ｐとなす角度θは、光線がプリズム２２に近づくにつれて下方に傾斜する角度を正とし、光線がプリズム２２に近づくにつれて上方に傾斜する角度を負として表す。
図７、図８に示すように、円錐面２２０６によって柱体２２０２の内部に反射された赤外線信号Ｓは、柱体２２０２によってその他端に導かれ端面から下方に向けて出射される。
この際、赤外線信号Ｓが仮想面Ｐに対してなす角度θに応じて柱体２２０２の端面から下方に出射される赤外線信号Ｓを構成する光線の拡散度合いが変化している。
発明者らの測定によれば、角度θが０度と９０度の場合に前記光線の拡散度合いが最も少なく、角度θが０度および９０度から離れるにつれて前記光線の拡散度合いが多くなる傾向にある。

図９は、プリズム２２の円錐部２２０４の頂角が７０度である場合に赤外線信号Ｓが仮想面Ｐに対してなす角度θと通信可能距離Ｌの関係を示す説明図である。
通信可能距離Ｌは、全方向受光装置２０の受光素子２４によって出力される受光信号の大きさが信号処理部５４で処理可能な最低レベルを確保することができる全方向受光装置２０と赤外線送信装置１０との間の距離である。
したがって、赤外線信号Ｓが仮想面Ｐに対してなす角度θに拘わらずこの通信可能距離Ｌが大きいほど赤外線送信装置１０の使用可能な範囲を広く確保することができ好ましいことになる。
図９に示すように、角度θが０度と９０度の場合に通信可能距離Ｌが極大値となっており、角度θが０度および９０度から離れるにつれて通信可能距離Ｌが低下している。
本発明者が、プリズム２２の円錐部２２０４の頂角を変えつつ通信可能距離Ｌを測定した結果、プリズム２２の円錐部２２０４の頂角が略７０度のときに通信可能距離Ｌの最低値が最も高い値となり、したがって、プリズム２２の円錐部２２０４の頂角は略７０度が好ましいことが判明した。
すなわち、図９に示すように、プリズム２２の円錐部２２０４の頂角が７０度の場合には、円錐部２２０４に入射する光線がなす角度θの変化に拘わらず通信可能距離Ｌの最低値が７ｍ確保されており、この通信可能距離Ｌの最低値は、前述した従来の全方向受光装置における通信可能距離Ｌの最低値よりも高い値となっている。
これは、従来の全方向受光装置におけるプリズムが、柱体の上面に逆錐体状の凹部を有し該錐体が柱体の側面から入射した光線に対する反射面を構成するため、柱体の上面外周に（逆錐体状の凹部の面と柱体の側面との境目に）全周にわたって稜線が形成されており、この稜線部分に光線が当たった場合に光線が拡散されてしまうため、光線を効率よく受光素子に導く上で不利があることによるものである。
これに対して本実施例の全方向受光装置２０では、プリズム２２の円錐部２２０４に稜線が存在しないため、稜線部分に光線が当たって光線が拡散されることがなく、光線を効率よく受光素子２４に導く上で有利となっている。

本実施例によれば、プリズム２２の円錐部２２０４の円錐面２２０６が外部から該円錐面２２０６に入射した光線を柱体２２０２の内部に反射させる反射面を構成することで、光線が柱体２２０２の下端に設けられた受光素子２４に効率よく導かれるため、全方向受光装置５０に対して赤外線信号Ｓを出射する赤外線送信装置１０の通信可能範囲を確保する上で有利となる。
特に、円錐部２２０４の頂角が略７０度である場合、円錐部２２０４の軸線と直交する仮想面Ｐに対して円錐部２２０４に入射する光線がなす角度θの変化に拘わらず通信可能距離Ｌの最低値を大きく確保することができるので、全方向受光装置５０に対して赤外線信号Ｓを出射する赤外線送信装置１０の通信可能範囲を確保する上でより有利となる。

なお、実施例では、プリズム２２をアクリルなどの透光性を有する合成樹脂で構成した場合について説明したが、プリズム２２は透光性を有する材料であればよく、ガラスで構成されていてもよいことは無論である。
実施例では、赤外線受信装置５０をパーソナルコンピュータ６０のディスプレイ６２に係止した場合について説明したが、赤外線受信装置５０の載置場所は任意であり、例えば机の上などに載置してもよい。

赤外線送信装置および赤外線受信装置を含む赤外線リモコン装置の一例を示すブロック図である。 （Ａ）は赤外線受信装置の平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ矢視図、（Ｃ）は（Ａ）のＣ矢視図である。 （Ｄ）は図２（Ａ）のＤ矢視図、（Ｅ）は図２（Ｂ）のＥＥ線断面図、（Ｆ）は図２（Ａ）のＦＦ線断面図である。 赤外線受信装置の斜視図である。 赤外線受信装置がパーソナルコンピュータに取り付けられた状態を示す説明図である。 図５の要部説明図である。 プリズムに入射する光の説明図である。 プリズムに入射する光の説明図である。 プリズム２２の円錐部２２０４の頂角が７０度である場合に赤外線信号Ｓが仮想面Ｐに対してなす角度θと通信可能距離Ｌの関係を示す説明図である。

符号の説明

２２……プリズム、２２０２……柱体、２２０４……円錐部、２２０６……円錐面、２４……受光素子。

Claims (6)

1. 柱体の一端に先端に至るにつれて断面積が小さくなる円錐部を有し、この円錐部の周面をなす円錐面が外部から該円錐面に入射した光線を前記柱体の内部に反射させる反射面を構成するプリズムと、
   前記柱体の他端に設けられた受光素子とを有し、
   前記円錐面に入射された光が前記受光素子に受光されるように構成されている、
   ことを特徴とする全方向受光装置。
2. 前記柱体の他端と前記受光素子との間に集光レンズが設けられていることを特徴とする請求項１記載の全方向受光装置。
3. 前記円錐部の先端は球面形状に形成されていることを特徴とする請求項１記載の全方向受光装置。
4. 前記円錐部の頂角は、略７０度で形成されていることを特徴とする請求項１記載の全方向受光装置。
5. 前記プリズムは透光性を有する合成樹脂で形成されていることを特徴とする請求項１記載の全方向受光装置。
6. 前記合成樹脂はアクリルであることを特徴とする請求項５記載の全方向受光装置。
   

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