JP3601076B2 - 受光装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、所定範囲内の光をパッケージに設けられたレンズにて集め、内部の受光素子で受けて電気信号に変換する受光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
テレビやビデオテープレコーダー等の電気機器においては、使用者の所望の操作を離れた位置から行うことができるリモートコントロール機能が頻繁に用いられている。
リモートコントロールを行うには、テレビ等の電気機器側に赤外線光等を受光する受光装置を設けておき、使用者側には赤外線光から成る信号を発信するコマンダーを用意しておく。
【０００３】
使用者は、コマンダーに設けられた入力ボタン等を選択して所望の操作を選び、コマンダーからその操作に応じた赤外線信号を送信する。
電気機器は、コマンダーから送られた赤外線信号を受光装置にて受けて所定の電気信号に変換し、この電気信号に基づいて使用者の望む操作を実行する。
【０００４】
図３は、従来の受光装置を説明する図で、（ａ）は斜視図、（ｂ）は側断面図である。
この受光装置１は、例えば赤外線光を受けて所定の電気信号に変換するための受光素子１０と、この受光素子１０を一体封止する例えば樹脂製のパッケージ２と、パッケージ２内で受光素子１０と電気的に接続されパッケージ２の下方から延出するリード３と、パッケージ２の前面に設けられ所定範囲の光を受光素子１０へ集めるためのレンズ４とから構成されている。
【０００５】
パッケージ２に設けられるレンズ４は、例えばパッケージ２と一体で成形されており、その中心Ｏからの距離ｒ１ 、ｒ２ 、ｒ３ がそれぞれ等しい球面状となっている。
これにより、例えば水平線に対して上下αから成る角度の範囲内の光を集め、受光素子１０が所定の光電変換を行うことができるようにしている。
なお、レンズ４は球面状であるため、上下方向のみならず左右方向の光も集めており、このレンズ４による集光範囲が受光装置１単体での感度範囲となる。
【０００６】
図４は、受光装置１の使用状況を説明する模式図である。
通常、テレビやビデオテープレコーダー等の電気機器１１は室内５の壁側に配置されている。
この電気機器１１のパネル前面には受光装置１が設けられており、赤外線信号を受けやすいようになっている。
このような配置状態において、使用者６は手元のコマンダー７を用いて所望の操作を選択し赤外線光から成る信号を電気機器１１の受光装置１へ送信する。
【０００７】
例えば、使用者６が立ち上がった状態でコマンダー７を操作すると、受光装置１の位置よりもわずかに高い位置から信号が送られる（図４中矢印▲１▼参照）。
また、使用者６が座った状態でコマンダー７を操作すると、受光装置１の位置よりもわずかに低い位置から信号が送られる（図４中矢印▲２▼参照）。
【０００８】
受光装置１では、コマンダー７から送られる信号を確実に受けるため、使用状況に応じた感度範囲が設定されている。
すなわち、広い感度範囲を得たい場合には図３に示すレンズ４の曲率を小さくし、反対に狭い感度範囲で指向性を高めたい場合にはレンズ４の曲率を大きくする。
【０００９】
なお、レンズ４の曲率を小さくした場合には感度範囲が広くなるが集光率が低下してコマンダー７からの信号の到達距離が短くなる。
また、レンズ４の曲率を大きくした場合には感度範囲が狭くなるが集光率が増してコマンダー７からの信号の到達距離が長くなる。
受光装置１の設計においては、この点を考慮して使用状況に応じたレンズ４の曲率決定を行っている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような受光装置には次のような問題がある。
すなわち、図４に示すように、電気機器１１が配置される室内５には、通常天井に種々の照明器具８が設けられており、この照明器具８から赤外線光や照明制御のための電磁波などの外乱光が放出されている。
この外乱光が図４中矢印▲３▼で示すように電気機器１１の受光装置１へ達すると、受光素子１０（図１参照）による光電変換の妨げとなり、誤動作を起こす原因となる。
【００１１】
照明器具８からの外乱光以外にも、例えば太陽光が窓から入り込んだ場合にも同様な誤動作を起こす原因となる。
通常、外乱光は受光装置１の位置よりもかなり高い位置から進入するため、レンズ４の曲率を大きくして指向性を高め、高い位置から進入する外乱光をその感度範囲外とすることも考えられえるが、コマンダー７からの必要な信号を受けるための感度範囲も狭くなってしまい十分なリモートコントロール機能を得るのが困難となる。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、このような課題を解決するために成された受光装置である。
すなわち、本発明の受光装置は、所定の光を受けて電気信号に変換する受光素子と、受光素子を封止するパッケージと、パッケージの前面に設けられ上下左右方向から入射される所定波長の光を受光素子へ集めるためのレンズとを備えており、このレンズとして、レンズ中心より上側略半分の曲率を下側略半分の曲率に比べて大きくしたものである。
また、受光素子が赤外線光を受けて電気信号に変換するような受光装置でもある。
【００１３】
【作用】
本発明の受光装置では、レンズの上側の曲率が下側の曲率に比べて大きいため、下側に比べて上側の指向性の方が高いことになる。
すなわち、レンズの上側では信号の感度範囲が狭くかつ指向性が高くなり、受光装置よりもかなり高い位置から進入する外乱光の影響を受けずに必要な信号の到達距離を延ばすことができるようになる。
また、照明器具や太陽光等の外乱光には赤外線が多く含まれているため、赤外線光を受ける受光素子の場合にこのような上下方向の曲率の異なるレンズを用いれば、外乱光を受けずに必要な赤外線光を十分受けることができ、外乱光による誤動作発生を抑制できるようになる。
【００１４】
【実施例】
以下に、本発明の受光装置の実施例を図に基づいて説明する。
図１は本発明の受光装置を説明する図（その１）で、（ａ）が斜視図、（ｂ）が（ａ）のＡ−Ａ線矢視断面図である。
また、図２は本発明の受光装置を説明する図（その２）で、（ａ）が正面図、（ｂ）が側断面図である。
【００１５】
すなわち、本発明の受光装置１は、例えば赤外線光を受けて所定の電気信号に変換するためのフォトダイオード等から成る受光素子１０と、この受光素子１０を封止する樹脂製のパッケージ２と、パッケージ２内部で受光素子１０と電気的に接続されパッケージ２の下方から延出するリード３と、パッケージ２の前面に一体的に形成され上下左右方向から入射される所定波長の光を受光素子１０へ集めるためのレンズ４とから構成されている。
【００１６】
受光装置１は、図４に示す電気機器１１のパネル前面に設けられており、使用者６の操作するコマンダー７からの赤外線光から成る信号を受けて所定の電気信号に変換する処理を行っている。
本発明の受光装置１のレンズ４は、受光装置１の位置よりもかなり高い位置から進入する照明器具８等の外乱光を受光しないようにするため、レンズ４の上下方向における上側の曲率を下側の曲率に比べて大きくしている。
【００１７】
つまり、レンズ４の上側の曲率を大きくすることで上側の信号の感度範囲を狭くするとともに指向性を高めている。
例えば、図２（ｂ）に示すように、レンズ４の中心Ｏからの距離ｒ１ を２．３ｍｍ、ｒ２ を２．２ｍｍ、ｒ３ を２．３ｍｍとしてレンズ４を楕円球面状とし、レンズ４の上側の曲率を下側の曲率に比べて大きくしておく。
【００１８】
これにより、水平線に対するレンズ４の下側の集光角度をαとし、上側の集光角度をαよりも小さいβとすることができる。
なお、図２（ｂ）に示す二点鎖線は、レンズ４の上下方向に対する曲率が等しい場合の上側のレンズ外形および集光角度を示している。
【００１９】
レンズ４の上側の集光角度がβとなることで、信号の感度範囲が狭くなるとともに、指向性が高くなって図４に示すコマンダー７からの信号の到達距離が延びることになる。
つまり、受光装置１は、レンズ４の集光角度βの範囲外となる外乱光を受けずにコマンダー７からの必要な信号を確実に受けることができるようになる。
【００２０】
レンズ４の曲率は、その使用状況に応じて上側の曲率を下側に比べて例えば１〜２０％程度大きくする。
すなわち、レンズ４の上側の曲率として、図４に示す使用者６が立ち上がった状態でコマンダー７の信号が到達でき、しかも受光装置１よりもかなり高い位置にある照明器具８からの外乱光を受光しないような集光角度βとなる値を選ぶようにする。
【００２１】
これにより、照明器具８からの外乱光はレンズ４の集光範囲βの範囲外となり受光素子１０の光電変換に影響を与えなくなる。
つまり、受光素子１０はコマンダー７からの信号のみに基づき確実に光電変換を行うことができるようになる。
【００２２】
なお、レンズ４の下側の曲率は上側の曲率よりも小さくなっており、集光角度がβよりも広いαとなっている。
このため、図４に示す使用者６が座った状態でコマンダー７を操作してもその信号をレンズ４を介して受光素子１０へ十分に送ることができる。
これにより、誤動作なくコマンダー７から指定した操作を確実に電気機器１１にて実行することができるようになる。
【００２３】
また、レンズ４の上側の曲率が下側の曲率に比べて大きいということは、上側においては集光率が高く、下側においては広い感度範囲を備える特性となる。
通常、リモートコントロールを行うにあたり、図４に示す電気機器１１の位置から比較的離れた場所からコマンダー７を操作する場合には、図４中矢印▲１▼で示すような水平線よりもわずかに上からの角度で信号が送られることになる。
また、電気機器１１の位置から比較的近い場所からコマンダー７を操作する場合には、水平線よりも下の位置から幅広い角度で信号が送られることになる。
【００２４】
本発明の受光装置１では、レンズ４の上側の集光率が高くなっているために、図４中矢印▲１▼で示すような角度での信号到達距離を長くとれるようになり、電気機器１１から比較的離れた位置におけるコマンダー７の操作に十分対応できるようになる。
また、レンズ４の下側の感度範囲が広くなっているため、電気機器１１から比較的近い位置におけるコマンダー７の操作にも対応できるようになる。
すなわち、このようなコマンダー７からの信号送信状況に応じた感度範囲を受光装置１に持たせることができ、確実なリモートコントロールを行うことが可能となる。
【００２５】
なお、本実施例においてレンズ４が楕円球面状から成る場合を例として説明したが、本発明はこれに限定されず上側の曲率が下側の曲率に比べて大きい球面状のレンズ４であっても同様である。
【００２６】
また、外乱光として図４に示す照明器具８から発生するものを例として説明したが、これ以外にも例えば太陽光が窓等から入射する場合であっても同様である。
これらの光には赤外線光が多く含まれているため、本発明の受光装置１における受光素子１０として赤外線光を受けるものを使用する場合には、上記説明したようなレンズ４を用いることで外乱光による影響を受けずに的確な光電変換処理を行うことができるようになる。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の受光装置によれば次のような効果がある。
すなわち、本発明の受光装置では、レンズの上側の曲率を下側の曲率に比べて大きくしているため上側の感度範囲のみが狭くなり、比較的高い位置から進入する外乱光を受けることなく必要な信号のみを的確に受けることが可能となる。
これにより、受光素子の光電変換における誤動作が少なくなり、信頼性の高い受光装置を提供できることになる。
本発明は、特に外乱光に多く含まれる赤外線光を受ける受光素子を用いる場合において有効なものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の受光装置を説明する図（その１）で、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線矢視断面図である。
【図２】本発明の受光装置を説明する図（その２）で、（ａ）は正面図、（ｂ）は側断面図である。
【図３】従来の受光装置の例を説明する図で、（ａ）は斜視図、（ｂ）は側断面図である。
【図４】受光装置の使用状況を説明する模式図である。
【符号の説明】
１ 受光装置
２ パッケージ
３ リード
４ レンズ
１０ 受光素子
【産業上の利用分野】
本発明は、所定範囲内の光をパッケージに設けられたレンズにて集め、内部の受光素子で受けて電気信号に変換する受光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
テレビやビデオテープレコーダー等の電気機器においては、使用者の所望の操作を離れた位置から行うことができるリモートコントロール機能が頻繁に用いられている。
リモートコントロールを行うには、テレビ等の電気機器側に赤外線光等を受光する受光装置を設けておき、使用者側には赤外線光から成る信号を発信するコマンダーを用意しておく。
【０００３】
使用者は、コマンダーに設けられた入力ボタン等を選択して所望の操作を選び、コマンダーからその操作に応じた赤外線信号を送信する。
電気機器は、コマンダーから送られた赤外線信号を受光装置にて受けて所定の電気信号に変換し、この電気信号に基づいて使用者の望む操作を実行する。
【０００４】
図３は、従来の受光装置を説明する図で、（ａ）は斜視図、（ｂ）は側断面図である。
この受光装置１は、例えば赤外線光を受けて所定の電気信号に変換するための受光素子１０と、この受光素子１０を一体封止する例えば樹脂製のパッケージ２と、パッケージ２内で受光素子１０と電気的に接続されパッケージ２の下方から延出するリード３と、パッケージ２の前面に設けられ所定範囲の光を受光素子１０へ集めるためのレンズ４とから構成されている。
【０００５】
パッケージ２に設けられるレンズ４は、例えばパッケージ２と一体で成形されており、その中心Ｏからの距離ｒ１ 、ｒ２ 、ｒ３ がそれぞれ等しい球面状となっている。
これにより、例えば水平線に対して上下αから成る角度の範囲内の光を集め、受光素子１０が所定の光電変換を行うことができるようにしている。
なお、レンズ４は球面状であるため、上下方向のみならず左右方向の光も集めており、このレンズ４による集光範囲が受光装置１単体での感度範囲となる。
【０００６】
図４は、受光装置１の使用状況を説明する模式図である。
通常、テレビやビデオテープレコーダー等の電気機器１１は室内５の壁側に配置されている。
この電気機器１１のパネル前面には受光装置１が設けられており、赤外線信号を受けやすいようになっている。
このような配置状態において、使用者６は手元のコマンダー７を用いて所望の操作を選択し赤外線光から成る信号を電気機器１１の受光装置１へ送信する。
【０００７】
例えば、使用者６が立ち上がった状態でコマンダー７を操作すると、受光装置１の位置よりもわずかに高い位置から信号が送られる（図４中矢印▲１▼参照）。
また、使用者６が座った状態でコマンダー７を操作すると、受光装置１の位置よりもわずかに低い位置から信号が送られる（図４中矢印▲２▼参照）。
【０００８】
受光装置１では、コマンダー７から送られる信号を確実に受けるため、使用状況に応じた感度範囲が設定されている。
すなわち、広い感度範囲を得たい場合には図３に示すレンズ４の曲率を小さくし、反対に狭い感度範囲で指向性を高めたい場合にはレンズ４の曲率を大きくする。
【０００９】
なお、レンズ４の曲率を小さくした場合には感度範囲が広くなるが集光率が低下してコマンダー７からの信号の到達距離が短くなる。
また、レンズ４の曲率を大きくした場合には感度範囲が狭くなるが集光率が増してコマンダー７からの信号の到達距離が長くなる。
受光装置１の設計においては、この点を考慮して使用状況に応じたレンズ４の曲率決定を行っている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような受光装置には次のような問題がある。
すなわち、図４に示すように、電気機器１１が配置される室内５には、通常天井に種々の照明器具８が設けられており、この照明器具８から赤外線光や照明制御のための電磁波などの外乱光が放出されている。
この外乱光が図４中矢印▲３▼で示すように電気機器１１の受光装置１へ達すると、受光素子１０（図１参照）による光電変換の妨げとなり、誤動作を起こす原因となる。
【００１１】
照明器具８からの外乱光以外にも、例えば太陽光が窓から入り込んだ場合にも同様な誤動作を起こす原因となる。
通常、外乱光は受光装置１の位置よりもかなり高い位置から進入するため、レンズ４の曲率を大きくして指向性を高め、高い位置から進入する外乱光をその感度範囲外とすることも考えられえるが、コマンダー７からの必要な信号を受けるための感度範囲も狭くなってしまい十分なリモートコントロール機能を得るのが困難となる。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、このような課題を解決するために成された受光装置である。
すなわち、本発明の受光装置は、所定の光を受けて電気信号に変換する受光素子と、受光素子を封止するパッケージと、パッケージの前面に設けられ上下左右方向から入射される所定波長の光を受光素子へ集めるためのレンズとを備えており、このレンズとして、レンズ中心より上側略半分の曲率を下側略半分の曲率に比べて大きくしたものである。
また、受光素子が赤外線光を受けて電気信号に変換するような受光装置でもある。
【００１３】
【作用】
本発明の受光装置では、レンズの上側の曲率が下側の曲率に比べて大きいため、下側に比べて上側の指向性の方が高いことになる。
すなわち、レンズの上側では信号の感度範囲が狭くかつ指向性が高くなり、受光装置よりもかなり高い位置から進入する外乱光の影響を受けずに必要な信号の到達距離を延ばすことができるようになる。
また、照明器具や太陽光等の外乱光には赤外線が多く含まれているため、赤外線光を受ける受光素子の場合にこのような上下方向の曲率の異なるレンズを用いれば、外乱光を受けずに必要な赤外線光を十分受けることができ、外乱光による誤動作発生を抑制できるようになる。
【００１４】
【実施例】
以下に、本発明の受光装置の実施例を図に基づいて説明する。
図１は本発明の受光装置を説明する図（その１）で、（ａ）が斜視図、（ｂ）が（ａ）のＡ−Ａ線矢視断面図である。
また、図２は本発明の受光装置を説明する図（その２）で、（ａ）が正面図、（ｂ）が側断面図である。
【００１５】
すなわち、本発明の受光装置１は、例えば赤外線光を受けて所定の電気信号に変換するためのフォトダイオード等から成る受光素子１０と、この受光素子１０を封止する樹脂製のパッケージ２と、パッケージ２内部で受光素子１０と電気的に接続されパッケージ２の下方から延出するリード３と、パッケージ２の前面に一体的に形成され上下左右方向から入射される所定波長の光を受光素子１０へ集めるためのレンズ４とから構成されている。
【００１６】
受光装置１は、図４に示す電気機器１１のパネル前面に設けられており、使用者６の操作するコマンダー７からの赤外線光から成る信号を受けて所定の電気信号に変換する処理を行っている。
本発明の受光装置１のレンズ４は、受光装置１の位置よりもかなり高い位置から進入する照明器具８等の外乱光を受光しないようにするため、レンズ４の上下方向における上側の曲率を下側の曲率に比べて大きくしている。
【００１７】
つまり、レンズ４の上側の曲率を大きくすることで上側の信号の感度範囲を狭くするとともに指向性を高めている。
例えば、図２（ｂ）に示すように、レンズ４の中心Ｏからの距離ｒ１ を２．３ｍｍ、ｒ２ を２．２ｍｍ、ｒ３ を２．３ｍｍとしてレンズ４を楕円球面状とし、レンズ４の上側の曲率を下側の曲率に比べて大きくしておく。
【００１８】
これにより、水平線に対するレンズ４の下側の集光角度をαとし、上側の集光角度をαよりも小さいβとすることができる。
なお、図２（ｂ）に示す二点鎖線は、レンズ４の上下方向に対する曲率が等しい場合の上側のレンズ外形および集光角度を示している。
【００１９】
レンズ４の上側の集光角度がβとなることで、信号の感度範囲が狭くなるとともに、指向性が高くなって図４に示すコマンダー７からの信号の到達距離が延びることになる。
つまり、受光装置１は、レンズ４の集光角度βの範囲外となる外乱光を受けずにコマンダー７からの必要な信号を確実に受けることができるようになる。
【００２０】
レンズ４の曲率は、その使用状況に応じて上側の曲率を下側に比べて例えば１〜２０％程度大きくする。
すなわち、レンズ４の上側の曲率として、図４に示す使用者６が立ち上がった状態でコマンダー７の信号が到達でき、しかも受光装置１よりもかなり高い位置にある照明器具８からの外乱光を受光しないような集光角度βとなる値を選ぶようにする。
【００２１】
これにより、照明器具８からの外乱光はレンズ４の集光範囲βの範囲外となり受光素子１０の光電変換に影響を与えなくなる。
つまり、受光素子１０はコマンダー７からの信号のみに基づき確実に光電変換を行うことができるようになる。
【００２２】
なお、レンズ４の下側の曲率は上側の曲率よりも小さくなっており、集光角度がβよりも広いαとなっている。
このため、図４に示す使用者６が座った状態でコマンダー７を操作してもその信号をレンズ４を介して受光素子１０へ十分に送ることができる。
これにより、誤動作なくコマンダー７から指定した操作を確実に電気機器１１にて実行することができるようになる。
【００２３】
また、レンズ４の上側の曲率が下側の曲率に比べて大きいということは、上側においては集光率が高く、下側においては広い感度範囲を備える特性となる。
通常、リモートコントロールを行うにあたり、図４に示す電気機器１１の位置から比較的離れた場所からコマンダー７を操作する場合には、図４中矢印▲１▼で示すような水平線よりもわずかに上からの角度で信号が送られることになる。
また、電気機器１１の位置から比較的近い場所からコマンダー７を操作する場合には、水平線よりも下の位置から幅広い角度で信号が送られることになる。
【００２４】
本発明の受光装置１では、レンズ４の上側の集光率が高くなっているために、図４中矢印▲１▼で示すような角度での信号到達距離を長くとれるようになり、電気機器１１から比較的離れた位置におけるコマンダー７の操作に十分対応できるようになる。
また、レンズ４の下側の感度範囲が広くなっているため、電気機器１１から比較的近い位置におけるコマンダー７の操作にも対応できるようになる。
すなわち、このようなコマンダー７からの信号送信状況に応じた感度範囲を受光装置１に持たせることができ、確実なリモートコントロールを行うことが可能となる。
【００２５】
なお、本実施例においてレンズ４が楕円球面状から成る場合を例として説明したが、本発明はこれに限定されず上側の曲率が下側の曲率に比べて大きい球面状のレンズ４であっても同様である。
【００２６】
また、外乱光として図４に示す照明器具８から発生するものを例として説明したが、これ以外にも例えば太陽光が窓等から入射する場合であっても同様である。
これらの光には赤外線光が多く含まれているため、本発明の受光装置１における受光素子１０として赤外線光を受けるものを使用する場合には、上記説明したようなレンズ４を用いることで外乱光による影響を受けずに的確な光電変換処理を行うことができるようになる。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の受光装置によれば次のような効果がある。
すなわち、本発明の受光装置では、レンズの上側の曲率を下側の曲率に比べて大きくしているため上側の感度範囲のみが狭くなり、比較的高い位置から進入する外乱光を受けることなく必要な信号のみを的確に受けることが可能となる。
これにより、受光素子の光電変換における誤動作が少なくなり、信頼性の高い受光装置を提供できることになる。
本発明は、特に外乱光に多く含まれる赤外線光を受ける受光素子を用いる場合において有効なものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の受光装置を説明する図（その１）で、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線矢視断面図である。
【図２】本発明の受光装置を説明する図（その２）で、（ａ）は正面図、（ｂ）は側断面図である。
【図３】従来の受光装置の例を説明する図で、（ａ）は斜視図、（ｂ）は側断面図である。
【図４】受光装置の使用状況を説明する模式図である。
【符号の説明】
１ 受光装置
２ パッケージ
３ リード
４ レンズ
１０ 受光素子
Claims (4)
- 所定の光を受けて電気信号に変換する受光素子と、該受光素子を封止するパッケージと、該パッケージの前面に設けられ上下左右方向から入射される所定波長の光を該受光素子へ集めるためのレンズとを備えた受光装置であって、
前記レンズは、レンズ中心より上側略半分の曲率が下側略半分の曲率に比べて大きいことを特徴とする受光装置。 - 前記受光素子の受ける光は赤外線光であることを特徴とする請求項１記載の受光装置。
- 前記レンズの前記上側の曲率が前記下側の曲率よりも、１％〜２０％大きいことを特徴とする請求項１記載の受光装置。
- 前記レンズが楕円球面状であることを特徴とする請求項１記載の受光装置。
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