JPH09331075A - 赤外線受信装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 赤外線受光部の受信感度の向上を図る。 【解決手段】 フォトダイオード１に対して集光板１０
を設けて、この集光板１０によって送信された赤外線光
信号を反射して集光し、集光した赤外線光信号がフォト
ダイオード１の半導体受光素子に入射されるようにす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、送信されてくる赤
外線光信号を受信するための受光素子を備えた赤外線受
信装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図８は、従来の赤外線受信装置の受光部
において受光素子として設けられるフォトダイオードを
示す図である。フォトダイオード１は、例えば受信装置
が備えられる機器等の前面パネル近傍に設けられて、送
信装置側より送信されてくる赤外線光信号を受光し、電
気信号として後段の所要の受信回路部に供給するもので
ある。この図に示すフォトダイオード１においては、半
導体受光素子２がリードフレーム３に対して設けられ
る。また、リードフレーム３からは電極４が引き出され
ている。そして、半導体受光素子２とリードフレーム３
を集光レンズ５によりモールドするようにしてこの図に
示すフォトダイオード１の本体が構成される。なお、集
光レンズ５には透明樹脂が用いられる。また、フォトダ
イオード１は微弱な信号を扱うことから、外部からの電
気的な外乱の影響を防止するためのシールドＳが、集光
レンズ５の外周から半導体受光素子２の設けられた部分
を覆うようにして設けられる。

【０００３】このような構造のフォトダイオード１にお
いては、送信された赤外線光信号が集光レンズ５を介し
て半導体受光素子２に到達して受光される。このように
して受信された赤外線光は、例えば受信光量に相当する
光電流に変換されてリードフレーム３から電極４を介し
て、図示しない後段の受信回路部に出力される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、送信装置側
の位置などの変化によって赤外線送信信号の送信方向が
変化した場合、受信装置側ではフォトダイオードで受光
できる赤外線光信号の光量も変動するため、場合によっ
ては不安定な受信信号が得られることも当然考えられ
る。このため、上記フォトダイオードにて赤外線光を受
信するための受信感度は相応に高いことが好ましい。

【０００５】例えば、図８に示したようなフォトダイオ
ード１の受信感度は、一般に半導体受光素子２の面積に
依存することが分かっている。つまり、半導体受光素子
２の面積が広くなるのに応じて受信感度は良好になって
いく。ただし、半導体受光素子２の面積を増加させてい
った場合には、半導体受光素子２自体の電気的特性とし
て容量性リアクタンス成分が増加していき、これによっ
て、半導体受光素子２の動作速度が制限されることも分
かっている。このため、単に受信感度を向上させるため
に半導体受光素子２の面積を拡大することは適当ではな
く、実際には、受信装置の使用目的に対応した半導体受
光素子２の動作速度を確保するようにした上で、半導体
受光素子２の面積を設定している。

【０００６】そこで従来においては、図８に示すように
透明樹脂等による集光レンズ５を設けて集光レンズ５に
入射してきた赤外線光を集光することにより、限られた
面積の半導体受光素子２に対してできるだけ多くの光量
の赤外線光信号が到達するようにしている。

【０００７】ところが、前述のように集光レンズ５は、
比較的小さな半導体受光素子２及びリードフレーム３を
封入するようにして形成されるものであることから、こ
れら半導体受光素子２及びリードフレーム３のサイズに
対して、相当に大きなレンズ径の集光レンズ５を形成す
ることは合理的ではない。つまり、更に多くの受信光量
を得るのにあたり、集光レンズ５のサイズを必要に応じ
て大きくしていくという方法は現実的ではないという問
題を有している。

【０００８】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明は上記し
た問題点を解決するため、赤外線光信号を受光するため
の受光素子を備えた赤外線受信装置において、赤外線光
信号を反射して集光し、こおん集光した赤外線光信号を
上記受光素子に入射させるための集光手段を設けること
とした。そしてこの構成によれば、受光素子の周囲に物
理的に設けられる集光手段によって、受光素子にて受光
可能な受信光量が増加することになる。

【０００９】

【発明の実施の形態】図７は、本発明の実施の形態の赤
外線受信装置を利用して構築することのできるＡＶシス
テムの一構成例を示すものである。この場合には、モニ
タ装置１０２を設置するためにモニタスタンド１００が
用意されている。このモニタスタンド１００本体の前面
パネルには、赤外線受光部１００ａが設けられている。
赤外線受光部１００ａでは、例えば赤外線光信号により
送信されてくる映像／音声信号を受光して電気信号に変
換し、モニタスタンド１００内部に設けられる受信／復
調回路部（図示しない）に供給する。本実施の形態とし
ての赤外線受信装置は、この赤外線受光部１００ａ内に
おいて発光素子（フォトダイオード）が備えられる部位
に関連する。赤外線受信装置では、受信した映像信号及
び音声信号について副搬送波成分の除去などの所要の復
調処理を施して、最終的にアナログの映像信号Ｖ_OUT 及
び音声信号Ａ_OUT としてモニタスタンド１００本体の外
部に出力する。これら映像信号Ｖ_OUT 及び音声信号Ａ
_OUT は例えば、モニタスタンド１００に設置されている
モニタ装置１０２に入力するようにして接続される。

【００１０】モニタスタンド１００は、例えば、送信ア
ダプタ１０１がセットとして共にユーザに対して提供さ
れるようになっている。送信アダプタ１０１は、入力さ
れた映像信号及び音声信号により所定の副搬送波周波数
を変調して赤外線光信号として発光出力することがで
き、送信された赤外線光信号はモニタスタンド１００の
赤外線受光部１００ａにより受光され、上述のように映
像信号Ｖ_OUT 及び音声信号Ａ_OUT として、モニタ装置１
０２に供給される。なおモニタスタンドのかわりに各種
ＡＶ機器を設置できる棚状の構造を有するＡＶラックな
どとされても構わない。

【００１１】このようなＡＶシステムは、例えば、次の
ようにして利用することができる。ユーザは、例えば送
信アダプタ１０１に映像／音声を出力するような何らか
のＡＶ機器１０３をケーブル等により接続することがで
きる。ここでは、ＡＶ機器１０３としてゲーム機を接続
したものとして説明を行うこととする。ゲーム機の映像
／音声信号は送信アダプタ１０１に供給されることで、
送信アダプタ１０１より赤外線光信号として送信され
る。この送信信号は、モニタスタンド１００の赤外線受
光部１００ａにおいて受光されて電気信号に変換され、
内部の赤外線受信装置によって復調されて、映像信号Ｖ
_OUT 及び音声信号Ａ_OUT としてモニタ装置１０２に入力
される。これにより、モニタ装置１０２ではゲーム機の
画像／音声が表示／出力される。つまり、通常の使用形
態では、ゲーム機をモニタ装置１０２に対してケーブル
等を用いて直接接続するようにしているが、この図に示
すシステムではその必要がなくなり、モニタスタンド１
００の背面部でモニタ装置１０２とを配線接続するだけ
でよい。これにより、例えば部屋の中でモニタ装置１０
２とゲーム機との間にケーブルをはわせることにならな
いため、周囲の環境がすっきりして快適にゲーム機等を
利用することができる。

【００１２】次に、本発明の第１の実施の形態の赤外線
受信装置の構成について説明する。図１は、上記図７に
示した赤外線受光部１００ａの内部構造を概略的に示し
ている。この図に示す赤外線受光部１００ａにおいて
は、先ずモニタスタンド１００の前面パネルに表出する
ようにして受光フィルタ１００ｂが設けられる。受光フ
ィルタ１００ｂは、例えば赤外線光の波長に適合する透
過特性を有するように着色処理等が施された透明樹脂に
より形成されている。そして、この受光フィルタ１００
ｂの内壁側には図のように受光素子としてフォトダイオ
ード１が設けられている。このフォトダイオード１にお
いては、受信した赤外線光を電気信号に変換する半導体
受光素子２が設けられている。この半導体受光素子２は
リードフレーム３に対して取り付けられており、半導体
受光素子２にて受光して得られた光電流は、リードフレ
ーム３を介して電極４に供給される。電極４は、例えば
受信／復調回路系を備える回路基板（ここでは図示しな
い）に対して接続されており、上記半導体受光素子２に
より受信された光信号は電気信号として後段の受信／復
調回路系に供給されることになる。本実施の形態の場合
であれば、送信アダプタ１０１から送信されてくる映像
／音声の赤外線光信号が半導体受光素子２て受光され、
この受光信号が受信／復調回路に供給されることによ
り、最終的に映像信号Ｖ_OUT 及び音声信号Ａ_OUT として
出力されることになる。

【００１３】なお、本実施の形態のフォトダイオード１
としては、既存のフォトダイオードが用いられればよ
い。つまり、先に図８に示したフォトダイオード１自体
と同様の構造とされればよい。また、図１に示すフォト
ダイオード１においては、図８に示したようなフォトダ
イオード１に対する電気的外乱を遮蔽するためのシール
ドＳは示されていないが、本実施の形態のフォトダイオ
ード１に対してもシールドＳが設けられていても構わな
い。

【００１４】そして、本実施の形態の赤外線受光部１０
０ａにおいては、図１に示すようにフォトダイオード１
に対して集光板１０が設けられる。この集光板１０の具
体的な形状の一例を図２（ａ）の斜視図及び図２（ｂ）
の正面図に示す。図２（ａ）（ｂ）に示す集光板１０
は、その開口部１０ａが水平方向に長手となる略楕円形
状を有するようにされた上で、漏斗状の全体形状となる
ように形成されている。そしてフォトダイオード１は、
図２（ａ）（ｂ）から分かるように、集光板１０の底部
の中心位置において集光板１０の内側に集光レンズ５が
露出するようにして取り付けられることになる。この集
光板１０の内壁側は、受光フィルタ１００ｂを介して入
射された赤外線光を反射可能なように鏡面となるように
されている。また、集光板１０全体の具体的な曲面形状
としては、反射光が効率的にフォトダイオード１に入射
されるようにすることを目的として形成されればよい。

【００１５】上記のような集光板１０が設けられた赤外
線受光部１００ａにおいて、例えば図１に示すようにし
て、光路Ａ、Ｂ、Ｃで示す状態で赤外線光が受光フィル
タ１００ｂを介して入射されてきたとする。光路Ａによ
る赤外線光は直接集光レンズ５に到達する光であり、図
のように受光フィルタ１００ｂを通過した後は、直接集
光レンズ５に入射して半導体受光素子２にて受光され
る。また、光路Ｂ及び光路Ｃによる赤外線光は、集光板
１０の内壁側の反射面により反射されることにより、集
光レンズ５を透過して半導体受光素子２に入射される。

【００１６】例えば、仮に図８として示したようにフォ
トダイオード１に対して集光板１０が設けられていない
場合には、半導体受光素子２にて受光可能な赤外線光
は、集光レンズ５に直接到達してくる光路Ａによる赤外
線光のみとなる。つまり、光路Ｂ及び光路Ｃによる赤外
線光は、仮に集光板１０が設けられていなければ本来フ
ォトダイオード１には到達しない光である。これに対し
て、本実施の形態では集光板１０を備えることにより、
光路Ａ，Ｂ，Ｃにより示す赤外線光を半導体受光素子２
にて受光することが可能となり、それだけ半導体受光素
子２における受信光量も増加することになる。即ち、フ
ォトダイオード１の受信感度は向上されることになる。

【００１７】また、本実施の形態の集光板１０は、図２
（ａ）（ｂ）にて説明したように水平方向に幅広となる
形状の開口部１０ａを有して、ここから赤外線光を受け
入れるようにしている。つまり、ほぼ水平方向からフォ
トダイオード１に送信されてくる赤外線光については、
受光可能な角度できるだけ広くとるようにしている。こ
れは、例えば赤外線光を送信する送信アダプタ１０１の
現実的な設置環境を考慮した場合には、その設置位置の
高さについてはほぼ赤外線受光部１００ａと同程度とな
る場合が多いと想定されるのに対して、水平方向におけ
る送信アダプタ１０１の設置位置については自由度を与
えたほうが、ユーザが所望の位置でモニタ装置１０２を
視聴できることにもなるため、それだけユーザの使い勝
手が向上するという理由による。なお、実際の使用状況
として上記の場合とは逆に、垂直方向から送信されてく
る赤外線光について受光可能な角度を広くとったほう
が、送信アダプタ１０１の設置位置の自由度が高くなる
場合には、図２に示した状態の集光板１０について例え
ば９０度回転させるようにして、開口部１０ａが垂直方
向に幅広となるように構成することも考えられる。

【００１８】また、図２に示すような集光板１０の場
合、開口部１０ａが幅狭となる方向については入射可能
な角度が制限されることになるが、本実施の形態ではこ
れを積極的に応用して、本来不要な光源の光の入射を制
限することが可能である。具体例として、例えば図３に
示すようにフォトダイオード１の上側方向に天井の照明
等の光源Ｌの光が存在するものとした場合、このような
光源Ｌの光はフォトダイオード１にとっては不要な外乱
光であり、このような外乱光の入射は、それだけフォト
ダイオード１の受信感度を低下させることになる。そこ
で、例えば集光板１０の垂直方向の開口度及び全体形状
等について、集光レンズ５に対する光源Ｌの光の入射が
必要充分に制限される程度に狭くなるように設定し、で
きるだけ、本来必要である赤外線光のみがで集光レンズ
５に入射されるようにすることができる。つまり、外乱
光に対して強い赤外線受信装置を得ることが可能とな
る。

【００１９】図４は、本発明の第２の実施の形態の受信
装置としての集光板が設けられたフォトダイオードの部
位の構成を概略的に示している。この図に示すフォトダ
イオード１及び集光板１０Ａも、先の第１の実施の形態
として図１に示したように赤外線受光部１００ａに設け
られるものであり、フォトダイオード１については図１
の実施の形態において用いられたものと同一のものであ
って良い。なお、図４においては、図１に示したモニタ
スタンド１００及び受光フィルタ１００ｂの図示は省略
している。また、図１と同一部分には同一符号を付して
説明を省略する。

【００２０】この図に示す集光板１０Ａには、開口部１
０ａの口径を可変可能な可動部１１、１１が設けられ
る。これにより、集光板１０Ａは図の矢印に示すように
して可動部１１、１１を中心に開閉するように動作する
ことが可能となり、これにしたがって、集光板１０Ａの
開口部１０ａの口径が変化することになる。例えば、集
光板１０Ａが全開した状態では、集光板１０による集光
効果はほとんど得られない程度となることが好ましい。
なお、可動部１１、１１の具体的構造及びこれに伴う集
光板１０Ａ自体の構造は各種考えられるためここでは詳
しい説明は省略する。また、可動部１１、１１の可動機
構としては連続的なものであっても、段階的なものであ
っても構わない。

【００２１】上記集光板１０Ａの可動部１１、１１は、
例えばユーザにより調節可能なようにされる。そして、
送信アダプタ１０１の設置位置の変更や、照明あるいは
他の送信装置等からの不要な赤外線光の入射などを考慮
して、ユーザは集光板１０Ａの開口度を可変設定するこ
とができる。これにより、ユーザの使用環境に応じた適
切なフォトダイオード１の受信感度を設定することがで
きる。

【００２２】図５は、本発明の第３の実施の形態の受信
装置として、集光板が設けられたフォトダイオードの部
位の構成を概略的に示している。この図に示すフォトダ
イオード１及び集光板１０Ｂも、図１に示したように赤
外線受光部１００ａに設けられる。なお、図１及び図４
と同一部分については同一符号を付して説明を省略す
る。また、図５においては、図１に示したモニタスタン
ド１００の図示を省略して受光フィルタ１００ｂの一部
について図示している。

【００２３】図５は、集光板１０Ｂとフォトダイオード
１との位置関係を例えば側面方向からみたものとされ
る。この場合には、集光板１０Ｂとフォトダイオード１
は別体として設けられている。そして、外部より受光フ
ィルタ１００ｂを透過した赤外線光は、一旦、集光板１
０Ｂにて反射されることにより、集光板１０Ｂの下側に
位置するフォトダイオード１に対して集光されるように
してその光路が変化する。このようにして集光された赤
外線光が、集光レンズ５を介して半導体受光素子２に入
射されることになる。なお、例えば図５について平面図
としてみて、受光フィルタ１００ｂを透過した赤外線光
について、集光板１０Ｂにより水平方向に赤外線光の光
路を屈折させる構成とすること等も当然可能である。

【００２４】例えば、赤外線受光部１００ａの取り付け
スペースの制限等の都合により、例えば図１及び図４な
どの場合のように赤外線光信号の送信方向と対向するよ
うにしてフォトダイオード１を設けることができない場
合に、上記図５に示した本実施の形態の構成が有効とな
る。この場合、フォトダイオード１に対しては直接光は
ほとんど入射されないが、集光板１０Ｂにより比較的広
範囲にわたる光路を集光できるために相応の受信光量が
得られることから、受信感度の向上も維持することが可
能である。

【００２５】図６は、本発明の第４の実施の形態の構成
を示しており、これまでの第１〜第３の実施の形態の構
成を示す図１、図４及び図５と同一部分については同一
符号を付して説明を省略する。本実施の形態の集光板１
０Ｃにはシールド部１２が一体的に形成されて構成され
ている。この集光板１０Ｃは、上記シールド部１２をフ
ォトダイオード１の周辺部に取り付けるようにして設け
ることになる。なお、集光板１０Ｃの全体的な外径形状
としては、例えば図２に示した形状と同様であればよ
い。シールド部１２は、先に図８に示したシールドＳと
同様の機能を有する。即ち、フォトダイオード１に影響
を及ぼす電気的外乱を考慮して、フォトダイオード１本
体の周辺を電気的に遮蔽するために設けられるものであ
る。従って、本実施の形態の集光板１０Ｃとしては、導
電性を有する材質、あるいは導電性を有する塗料を塗布
したりメッキしたりしたものが用いられる。例えば集光
板１０Ｃについてクロムメッキしたものを用いれば、こ
のメッキ層によって集光板１０Ｃの鏡面の形成とシール
ド部１２の導電性の両者を得ることができる。

【００２６】この図においては、回路基板１３に対して
フォトダイオード１が取り付けられている状態が示され
ている。そして、シールド部１２の端部からはリード１
２ａが引き出され、このリード１２ａが回路基板１３の
グランドパターンに半田付けされる。

【００２７】このような構成の集光板１０Ｃを備えるこ
とにより、フォトダイオード１に対してシールドが必要
な場合には、別途これを取り付ける作業は省略される。
つまり、シールド部１２と一体化された集光板１０Ｃを
取り付けることで、シールド効果も得られることにな
る。

【００２８】なお、上記各実施の形態としての受信装置
はモニタスタンド１００に備えられるものとして説明を
行ってきたが、他の赤外線送受信システムに備えられる
受信装置に対しても適用が可能である。また、本発明は
上記各実施の形態として図に示した構造に限定されるも
のではなく実際の使用条件等に応じて各種変更が可能で
ある。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、赤外線光
信号を反射して集光させて受光素子に入射させることの
できる集光板を設けたことで、集光板を設けない場合よ
りも受光素子における受信光量を増加させることが可能
となるため、それだけ受光素子の受光感度を向上させる
ことが可能となり、送信側の状況変化に関わらず安定し
た受信動作を得ることができるという効果を有してい
る。また、集光板について例えば特定方向に幅広な開口
部を有するような形状としたことで、特定方向における
受光可能な角度を拡大する、あるいは意図的に受光可能
な角度を制限することで、不要な外乱光は阻止して必要
な赤外線信号について受信感度を高めることができるよ
うにすることも可能となるため、受信装置としての信頼
性が向上することになる。更に、集光板の開口度を調節
可能とした場合には、ユーザの使用環境に応じて受光素
子の受信感度を任意に設定することが可能となり、使い
勝手の向上された受信装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態としての受信装置の
構成を概略的に示す側面図である。

【図２】本実施の形態の集光板の形状を示す斜視図及び
正面図である。

【図３】第１の実施の形態の受信装置において不要な光
源の入射を制限している状態を示す側面図である。

【図４】第２の実施の形態の受信装置の構成を概略的に
示す側面図である。

【図５】第３の実施の形態の受信装置の構成を概略的に
示す側面図である。

【図６】第４の実施の形態の受信装置の構成を概略的に
示す側面図である。

【図７】本実施の形態の受信装置を備えて構成されるＡ
Ｖシステムの一例を示す斜視図である。

【図８】従来例としての受信装置（フォトダイオード）
の構成を概略的に示す側面図である。

【符号の説明】 １ モニタスタンド、２ 半導体受光素子、３ リード
フレーム、４ 電極、５ 集光レンズ、１０，１０Ａ，
１０Ｂ，１０Ｃ 集光板、１０ａ 開口部、１１ 可動
部、１２ シールド部、１３ 回路基板、１４ グラン
ドパターン、１００ モニタスタンド、１００ａ 赤外
線受光部、１００ｂ 受光フィルタ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 赤外線光信号を受光するための受光素子
   を備えた赤外線受信装置において、 上記赤外線光信号を反射して集光し、この集光した赤外
   線光信号を上記受光素子に入射させるための集光手段を
   設けたことを特徴とする赤外線受信装置。
2. 【請求項２】 上記集光手段は、集光効率を変更可能と
   するための可動機構部を有して構成されていることを特
   徴とする請求項１に記載の赤外線受信装置。
3. 【請求項３】 上記集光手段は、特定の方向において送
   信される赤外線信号に対して集光効果を有するような形
   状により形成されていることを特徴とする請求項１に記
   載の赤外線受信装置。
4. 【請求項４】 上記集光手段は、特定の方向から到達す
   る光に対して遮光効果を有するような形状により形成さ
   れていることを特徴とする請求項１に記載の赤外線受信
   装置。
5. 【請求項５】 上記受光素子の入射光路と、送信されて
   くる赤外線光信号の光路とが対応しない状態で上記受光
   素子が配置されていると共に、 上記集光手段は、送信された赤外線光信号の光路を反射
   して屈折させることにより、上記受光素子に対して入射
   されるようにして配置されていることを特徴とする請求
   項１に記載の赤外線受信装置。
6. 【請求項６】 上記集光手段は、上記受光素子本体に設
   けられて電気的遮蔽効果を与えるためのシールド手段と
   一体的に形成されていることを特徴とする請求項１に記
   載の赤外線受信装置。