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発明の名称 赤外線受信装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2003−224525(P2003−224525A)
公開日 平成15年8月8日(2003.8.8)
出願番号 特願2002−21179(P2002−21179)
出願日 平成14年1月30日(2002.1.30)
代理人 【識別番号】100109313
【弁理士】
【氏名又は名称】机 昌彦 (外2名)
【テーマコード(参考)】
5C056
5K002
5K048
【Fターム(参考)】
5C056 AA05 BA01 BA08 CA06 DA06 DA20 
5K002 AA03 AA07 FA03 GA06
5K048 AA16 BA02 DB04 HA06 HA31
発明者 磯田 道雄
要約 課題
赤外線信号を受信する赤外線受信装置の回路に信号の無い待機時を検出する赤外線受信装置を提供する。

解決手段
高電位電源線と、低電位電源線と、ピンフォトダイオード1と、定電圧回路2と、赤外線信号の信号処理回路28と、ピンフォトダイオード1に接続されたカレントミラーと、前記カレントミラーの出力に接続された第1の出力と、第2の出力と、前記第1の出力に連続ノイズ判定回路35を接続し、前記第2の出力に信号定別回路34を接続し、各々の出力の論理和で電源スイッチである第1の電源切替え回路27と、前記信号処理回路28内のBPF7の第3の出力のローパスフィルターと、第2の電源切替え回路26とを備える。
特許請求の範囲
【請求項1】 赤外線を電気信号に変換する受光素子と、前記受光素子により変換された電気信号に関連付けてパルス波を出力する信号処理回路と、前記信号処理回路の動作に使用される電源が供給される電源線と、前記電源線と前記信号処理回路との間に接続された電源スイッチと、前記受光素子により変換される電気信号の有無により前記受光素子による赤外線の受光を検知して、前記電源スイッチをオン状態とし、前記受光素子による赤外線の受光が終了すると、前記電源スイッチをオフ状態とする制御回路とを具備する赤外線受信装置であって、前記制御回路は、前記赤外線信号の検出信号を前記赤外線信号を受信した初期に検出する信号判定回路および連続ノイズ判定回路とを備え、前記検出信号でONする電源スイッチをもった第1の電源切替え回路と、希望する赤外線信号を受信したことを検出して前記電源スイッチを制御する第2の電源切替え回路とを設け、前記信号判定回路および前記連続ノイズ判定回路は、前記赤外線信号が無入力のときは、前記第1の電源切替え回路および前記第2の電源切替え回路は動作せず、前記赤外線信号が入力され、連続ノイズではないと判定した時だけ、前記第1の電源切替え回路が動作し、一定時間だけ電源スイッチをONさせ、前記信号処理回路が動作して、前記第2の電源切替え回路が動作し、電源スイッチを一定時間ONするように動作することを特徴とする赤外線受信装置。
【請求項2】 前記信号処理回路は、バイアス回路と、前記バイアス回路に接続された抵抗と、アンプと、バンド・パス・フィルターと、検波・波形整形回路とで構成される請求項1記載の赤外線受信装置。
【請求項3】 前記連続ノイズ判定回路は、正規の信号を検出し、規定の時間だけ電源スイッチをONでき、信号が入力され続ける時間だけ動作する請求項1または2記載の赤外線受信装置。
【請求項4】 前記信号判別回路は、正規の信号を検出し、規定の時間だけ電源スイッチをONでき、信号が入力され続ける時間だけ動作する請求項1、2または3記載の赤外線受信装置。
【請求項5】 前記連続ノイズ判定回路は、時定数が最大の時間となる信号のリードパルス部を検出し、所定の遅延時間以上の長いPPM信号が印加されているか否かを検出する請求項1、2、3または4記載の赤外線受信装置。
【請求項6】 前記第1のスイッチは、PchMOSトランジスタと、ゲートをバイアスするNchMOSトランジスタで構成される請求項1、2、3、4または5記載の赤外線受信装置。
【請求項7】 前記所定の遅延時間は、9mSである請求項5記載の赤外線受信装置。
【請求項8】 前記第2の電源切替回路内のダイオードの替わりとして電解効果トタンジスタが設けられている請求項1、2、3、4、5または6記載の赤外線受信装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、赤外線受信装置に関し、特に、特定の周波数を持つ搬送波が断続することにより構成されるPPM信号が赤外線LEDを導通し、赤外線を媒体とする赤外線変調波となり送信機から伝送する赤外線受信装置に関する。
【0002】
【従来の技術】テレビやビデオテープレコーダ等の機器を遠隔操作する際に、赤外線受信装置が、用いられていることは、周知である。
【0003】特に、最近の赤外線受信装置は、特定の周波数を持つ搬送波が断続することにより構成されるPPM信号が赤外線LEDを導通し、赤外線を媒体とする赤外線変調波となり送信機から赤外線受信装置に伝送することで、テレビやビデオテープレコーダ等の機器を遠隔操作することに用いられている。
【0004】このような赤外線受信装置は、一般的に電源端子から、常時、電源を供給されていてPPM信号を受信できる状態で動作しているが、近年、携帯機器等に使用されるために電力を低減する必要があったり、地球環境を守るためにもあらゆる電化製品の低消費電力化が要求されている。
【0005】この要請に応えるために、従来のテレビやビデオテープレコーダ等の赤外線通信装置は、信号を受信する赤外線受信装置の回路に信号の無い待機時を検出してON/OFFする電源スイッチを設けたことを特徴としている。
【0006】図6に、待機時回路電流を低減した第1の従来の赤外線受信装置を示す。
【0007】図6を参照すると、待機時回路電流を低減した第1の従来の赤外線受信装置は、送信機から送られてきた赤外線信号を受信する従来の信号処理回路28に対し、赤外線信号を初期に検出し、その検出信号でONする電源スイッチをもった第1の電源切替え回路27と、希望する赤外線信号を受信したことを検出して前記電源スイッチを制御する第2の電源切替え回路26とを設けている。
【0008】この付加した回路は、赤外線信号が無入力のときは動作せず、電源スイッチがOFFであり信号処理回路28は動作していない、赤外線信号が入力されたときは、第1の電源切替え回路27が動作し、一定時間だけ電源スイッチのPchMOSTr20をONさせ、信号処理回路28が動作して、第2の電源切替え回路26が今度は動作し、電源スイッチのPchMOSTr20を一定時間ONするように動作する。
【0009】従って、赤外線受信装置の待機時の電源電流をゼロに近く低減できるという効果が得られていた。
【0010】さらに、上述した第1の従来の赤外線受信装置以外にも、他の従来の赤外線受信装置が、例えば、特開平9−191569号公報または特開昭57−103494号公報にも開示されている。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来技術の赤外線受信装置では、リモコンは信号の到達距離が10m以上と長い距離離れて操作できることが大きな目的であり、それを達成する為に、遠い距離の微少な信号に対しても受信感度を上げて到達距離を稼いでいる。
【0012】しかも、信号と一緒に光学的なノイズも一緒に拾ってしまい、送信機から送られてきた信号と誤認識してしまい、検出信号でONする電源スイッチをもった第1の電源切替え回路27をONさせ、回路電流値が大きい赤外線信号を受信するための信号処理回路28に対し電源から電流を供給してしまっていた。
【0013】そのため、ノイズが多い環境下(インバータ蛍光灯等のリモコン)では、回路電流値が大きい赤外線信号を受信する従来の信号処理回路28に電流を供給する電源スイッチがONしてしまい、通常、赤外線通信として使用する時間より、十分に多い待機時に、規定の時間だけ回路電流が増加して、低消費化の効果が十分できていないという問題点があった。
【0014】また、図5に示す特開平9−191569号公報に記載された従来の装置においては、電子機器全体の消費電流については、ある程度低減することが可能であるが、赤外線受信装置自体はそれまでのものと同様であるので、その消費電流を低減することができず、十分に消費電力を低減することは困難であるという問題点がある。
【0015】また、待機時の電源を供給するためのバックアップ素子142のような専用の素子及びバックアップ素子142とメイン電源回路133とを遮断するためのマイコン143が必要となるため、回路が複雑となると共に、装置の小型化が必要なビデオメラ等の携帯機器には不向きである。
【0016】一方、図7に示す特開昭57−103494号公報に記載された従来の受信装置においては、本体電源がオフ状態の待機時の電流を低減することは可能であるが、本体電源がオン状態であって赤外線信号が送信されていない待機時の電流を低減することができない。
【0017】このため、送信器を使用せず本体電源を入れたままの状態における待機時の回路電流は低減されず、待機時の消費電流低減は十分ではないという問題点がある。また、本体電源から電源を供給するための本体電源端子58が必要であるため、装置を十分に小型化することができない。
【0018】更に、ピンフォトダイオード51で赤外線信号を受信してからトランジスタ52がオン状態となり、その後に信号処理回路54及び55から信号が本体に出力されているため、送信装置と受信装置との距離が長い場合等の微小レベルの入力信号が入力された場合でもトランジスタ52がオン状態となるように設定したときには、トランジスタ52のコレクタ電位にクランプがかかり、信号レベルの大小に拘わらず抵抗53の電圧がほぼ一定となる。このため、蛍光灯等からの外来光の妨害波により信号処理回路54及び55が誤動作する虞がある。
【0019】本発明の主な目的は、端子を追加すること無く、また、複雑な回路を付加すること無く、通常の信号処理回路の特性に影響を与えることが無い赤外線受信装置を提供することにある。
【0020】
【課題を解決するための手段】本発明の赤外線受信装置は、赤外線を電気信号に変換する受光素子と、前記受光素子により変換された電気信号に関連付けてパルス波を出力する信号処理回路と、前記信号処理回路の動作に使用される電源が供給される電源線と、前記電源線と前記信号処理回路との間に接続された電源スイッチと、前記受光素子により変換される電気信号の有無により前記受光素子による赤外線の受光を検知して、前記電源スイッチをオン状態とし、前記受光素子による赤外線の受光が終了すると、前記電源スイッチをオフ状態とする制御回路とを具備する赤外線受信装置であって、前記制御回路は、前記赤外線信号の検出信号を前記赤外線信号を受信した初期に検出する信号判定回路および連続ノイズ判定回路とを備え、前記検出信号でONする電源スイッチをもった第1の電源切替え回路と、希望する赤外線信号を受信したことを検出して前記電源スイッチを制御する第2の電源切替え回路とを設け、前記信号判定回路および前記連続ノイズ判定回路は、前記赤外線信号が無入力のときは、前記第1の電源切替え回路および前記第2の電源切替え回路は動作せず、前記赤外線信号が入力され、連続ノイズではないと判定した時だけ、前記第1の電源切替え回路が動作し、一定時間だけ電源スイッチをONさせ、前記信号処理回路が動作して、前記第2の電源切替え回路が動作し、電源スイッチを一定時間ONするように動作する構成である。
【0021】また、本発明の赤外線受信装置の前記信号処理回路は、バイアス回路と、前記バイアス回路に接続された抵抗と、アンプと、バンド・パス・フィルターと、検波・波形整形回路とで構成される。
【0022】またさらに、本発明の赤外線受信装置の前記連続ノイズ検定回路は、正規の信号を検出し、規定の時間だけ電源スイッチをONでき、信号が入力され続ける時間だけ動作する構成である。
【0023】またさらに、本発明の赤外線受信装置の前記信号判定回路は、正規の信号を検出し、規定の時間だけ電源スイッチをONでき、信号が入力され続ける時間だけ動作する構成である。
【0024】
【発明の実施の形態】まず、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。
【0025】本発明は、TV・VTR等のリモコンによる赤外線通信において、信号を受信する赤外線受信装置の回路に信号の無い待機時を検出してON/OFFする電源スイッチを設けたことを特徴としている。
【0026】図1に、本発明による赤外線受信装置に示す。本発明による赤外線受信装置は、送信機から送られてきた赤外線信号を受信する従来の信号処理回路に対し、赤外線信号を検出する信号検出回路として信号判定回路と連続ノイズ判定回路を付加して信号を初期に検出し、その検出信号でONする電源スイッチをもった第1の電源切替え回路と、希望する赤外線信号を受信したことを検出して前記電源スイッチを制御する第2の電源切替え回路とを設けている。
【0027】この付加した回路は、赤外線信号が無入力のときは動作せず、電源スイッチがOFFであり信号処理回路は動作していない、赤外線信号が入力され、連続ノイズではないと判定した時だけ、第1の電源切替え回路が動作し、一定時間だけ電源スイッチをONさせ、信号処理回路が動作して、第2の電源切替え回路が今度は動作し、電源スイッチを一定時間ONするように動作する。
【0028】従って、赤外線受信装置の待機時の電源電流をゼロに近くまで低減できるという効果が得られる。
【0029】また、低消費電力化する場合に、特に、待機時の低消費に対して有効で、待機時に光学ノイズによる電源スイッチの誤動作が発生しても、今までの信号検出回路に信号判定回路と連続ノイズ判定回路を付加して、信号が入力されたときだけ電源スイッチをONさせることができるので、回路電流値の多いブロックに電流を供給せず、より消費電力を低減できる。
【0030】次に、本発明の実施の形態の赤外線受信装置について、詳細に説明する。
【0031】図1を参照すると、本発明の第1の実施の形態の赤外線受信装置としての赤外線受信装置が示されている。すなわち、本発明の第1の実施の形態の赤外線受信装置は、ピンフォトダイオード1と、定電圧回路2と、NPNTr3と定電流源4で作られたバイアス回路に接続された抵抗5と、アンプ6と、バンド・パス・フィルター(以下BPFと略す)7と、検波・波形整形回路8で構成された赤外線信号の信号処理回路28に、PchMOSTr12の抵抗でゲートをバイアスしたNchMOSTr13のスイッチを通しピンフォトダイオード1に接続されたPchMOSTr14,15のカレントミラーと、そのカレントミラーの出力に接続された抵抗17とコンデンサ16と該交点にゲートを接続したNchMOSTr19と、前記NchMOSTr19のドレインを抵抗18と接続し、第1の出力とし、PchMOSTr15のゲートにPchMOSTr31のゲートを接続し、ドレインに抵抗32とコンデンサ33と該交点を第2の出力とし、前記第1の出力に連続ノイズ判定回路35を接続し、前記第2の出力に信号判定回路34を接続し、各々の出力の論理和で電源スイッチであるPchMOSTr20のゲートを接続した第1の電源切替え回路27と、前記信号処理回路28内のBPF7の第三の出力をダイオード25と抵抗23とコンデンサ24のローパスフィルターと前記第1の電源切替え回路27のNchMOSTr13のゲートにドレインを接続したNchMOSTr21と電源スイッチのPchMOSTr20のゲートにドレインを接続したNchMOSTr22による第2の電源切替え回路26と、電源端子10と出力端子9と接地端子11により構成される。
【0032】そして、前途した処理を実行する。
【0033】また、図8に図1の第1、2の本発明で使用している信号判定回路34と連続ノイズ判定回路35の実施例を示す。
【0034】図8を参照すると、連続ノイズ判定回路35は、PchMOSTr12の抵抗でゲートをバイアスしたNchMOSTr13のスイッチを通し、ピンフォトダイオード1に接続されたPchMOSTr14,15のカレントミラーと、そのカレントミラーの出力に接続された抵抗17とコンデンサ16と該交点の第1の出力にゲートを接続したNchMOSTr19と、前記NchMOSTr19のドレインを抵抗18と接続した点に、PchMOSTr41のゲートを接続した放電回路と、NchMOSTr19のゲートを共通としたNchMOSTr43のドレインに接続したコンデンサ42で信号を検出し、時定数が最大の時間となる信号のリードパルス部の約9mSを検出するため、9mSディレィ回路45の出力とをNAND46で比較し、9ms以上の長いPPM信号が印加していることを検出している。
【0035】また、PchMOSTr15のゲートにPchMOSTr31のゲートを接続し、ドレインに抵抗32とコンデンサ33と該交点を第2の出力とし、ディジタル的にPPM信号のパルス数をカウントする信号判定回路34を接続し、38kHz付近の信号を8パルスカウントして出力をHiとし、8パルス以下のノイズでは出力はLoとなり、インバータ47で反転し、NAND48で電源スイッチのPchMOSTr20をONさせている。
【0036】次に、本発明の第1の実施の形態の赤外線受信装置の動作について説明する。
【0037】まず、赤外線の信号について、図2に示す入出力図と図1の信号処理回路28のブロック図をそれぞれ参照して説明する。
【0038】図2の(a)は、赤外線受信装置に入力される信号で、特定の周波数を持つ搬送波が断続することにより構成されるパルス位置変調(Pulse Position Modulation以下PPMと略す)信号が赤外線LEDを導通し、赤外線を媒体とする赤外線変調波となり送信機から赤外線受信装置に伝送されている。
【0039】ピンフォトダイオード1が前記赤外線変調波を受信し、PPM信号に比例した電流を抵抗5に流し、電圧に変換する。この信号電圧をアンプで増幅した後、PPM変調信号の搬送波に同調したBPF7で不要な信号やノイズを除去し、検波・波形整形回路8で図2の(b)のようなPPM信号の断続に応じてLowレベル/Highレベルを検出し、ヒステリシスコンパレータで波形整形を行ない、PPM信号の搬送波の断続に応じたパルスを出力端子9より出力している。
【0040】以下、本実施の形態の動作につき、電源スイッチのPchMOSTr20がON/OFFして、信号処理回路28を動作/停止させる動作について、図3のタイミング図及び図1で説明する。
【0041】送信機からの赤外線変調波を赤外線受信装置が受信しないとき、すなわち、時刻T1以前の時は、電源スイッチのPchMOSTr20はOFFであり、信号処理回路28は停止していて、第1,2の電源切替え回路27,26も回路電流が微少だけ流れている待機状態である。
【0042】次に、図3の(a)のような送信機からの正常な赤外線変調波を発信した時刻T2の場合、ピンフォトダイオード1でPPM信号を検出して電流を出力し、NchMOSTr13のスイッチを通し、PchMOSTr14,15で構成するカレントミラーで増幅され、抵抗17,とコンデンサ16の積分回路を通り、NchMOSTr19とPchMOSTr18とで増幅し連続ノイズ判定回路35で、インバータ蛍光灯等による連続的な光学ノイズを図3の(b)のように検出する。
【0043】また、PchMOSTr14,15とゲートを共通にしたPchMOSTr31で構成するカレントミラーで増幅され、増幅され、抵抗32,とコンデンサ33の時定数が小さい積分回路を入力とする信号判定回路34で希望する信号と判定し、前記、連続ノイズ判定回路35と信号判定回路34の出力をの論理和で電源スイッチであるPchMOSTr20を時刻T2のタイミングでONする。
【0044】すると、信号処理回路28が動作して前記したように、ピンフォトダイオード1で検出したPPM信号電流を抵抗5で電圧に変換し、アンプ6で増幅させ、BPF7で不要な周波数の信号を除去し、送信機から送信された搬送波だけを検出して、ダイオード25とコンデンサ24と抵抗23で構成する積分回路に入力する。
【0045】この電位も図3の(d)のように、いくつかの搬送波のパルスで、しきい値Vth1まで充電する時定数に設定されおり、規定電圧に達するとNchMOSTr21,22がONし、電源スイッチのPchMOSTr20をONさせ、また、NchMOSTr13のゲートを接地レベルまで下げてOFF状態とさせる。
【0046】すると、NchMOSTr19のゲート電位Bは、時刻T3の時点から低下していく。しかし、NchMOSTr22のゲート電位はDのように、通常の送信機から送られてくるPPM信号の搬送波が有る/無しで構成する全てのデータに対してもしきい値電圧Vth1を下回らない様に決めた抵抗23とコンデンサ24の時定数となっている。通常、赤外線信号は、ある時間に区分された区間内で命令を表していて、必ず何度も繰り返されるので、一発目を受信できなくても問題とならない。
【0047】また、赤外線受信装置が赤外線信号を受信しなくなると、時刻T4のように、NchMOSTr22の電位(d)は低下して、しきい値を下回りNchMOSTr22がOFFして、電源スイッチのPchMOSTr20がOFFして待機時の状態となる。
【0048】次に、本発明の第2の実施の形態の赤外線受信装置について説明する。
【0049】本発明の第2の実施の形態の赤外線受信装置は、信号処理回路から第2の電源切替回路への入力のための構成が本発明の第1の実施の形態の赤外線受信装置と相違している。
【0050】図4は、本発明の第2の実施の形態の赤外線受信装置に係る赤外線受信装置を示す回路図である。なお、図4に示す本発明の第2の実施の形態の赤外線受信装置において、図1に示す本発明の第1の実施の形態の赤外線受信装置と同一の構成要素には、同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。
【0051】本発明の第2の実施の形態の赤外線受信装置は、第2の電源切替回路26a内にダイオード25が設けられておらず、その替わりとしてドレインが抵抗23、コンデンサ24及びNchMOSTr22のゲートに接続されソースが定電圧回路2等に接続されたPchMOSTr29が設けられている。PchMOSTr29のゲートは出力端子9に接続され、即ち、第2の電源切替回路26aの入力が出力端子9に接続されている。
【0052】このように構成された本発明の第2の実施の形態の赤外線受信装置においては、本発明の第1の実施の形態の赤外線受信装置と同様の動作が行われるので、待機電流の低減、回路構成の簡素化及び装置の小型化が可能である。
【0053】なお、前述の第1及び第2の実施の形態におけるゲートとドレインとが相互に接続されたMOSFETの替わりに抵抗が設けられていてもよい。また、積分回路については、単純な抵抗とコンデンサではなく演算増幅器を利用した積分回路が設けられていてもよい。
【0054】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明の赤外線受信装置によれば、赤外線信号が正規の信号であることを検出して電源スイッチであるPchMOSTr20のオン/オフが制御されているので、赤外線信号が受信されていないときには、電源スイッチがオフ状態となっており、信号処理回路28の回路電流はゼロで、かつ、第1及び第2の電源切替回路27及び26にもほとんど電流が流れていない。
【0055】従って、本発明の赤外線受信装置における待機時の回路電流は、ピンフォトダイオードの無信号時に流れる数百nA程度の電流だけに低減される。また、待機時に光学ノイズによる電源スイッチの誤動作が発生しても、今までの信号検出回路に信号判定回路と連続ノイズ判定回路を付加して、信号が入力されたときだけ電源スイッチをONさせることができるので、回路電流値の多いブロックに電流を供給せず、より消費電力を低減できる。
【0056】このように、赤外線受信装置の中で、従来の信号処理回路に正規の信号を判別できる第1の電源切替え回路と第2の電源切替え回路による電源スイッチを付加して、外来光のノイズ等による妨害光が入力した場合でも、正規の信号と判定するための連続ノイズ判定回路35と信号判定回路34をもっているので誤動作して、電源スイッチがONすることはない。このため、待機時の回路電流を削減することができる。
【0057】さらに、本発明の赤外線受信装置では、回路構成の簡略化ができる。これは、赤外線受信装置内のPPM変調信号の搬送波に同調したBPFで希望の赤外線信号の有無を検出しているため、専用にマイコン等による判別回路のロジック回路が不要となっているので、回路構成の簡略化ができる。
【0058】しかも、従来と同等の端子数で赤外線受信装置を構成できるので小型化ができる。これは、赤外線受信装置内で希望の赤外線信号の有無を検出しているので、待機時の電流を減らすための端子をいたずらに増加することが無く、従来と同様な電源端子,出力端子,接地端子の三端子でモジュールとして構成が出来、小型化が可能であるという効果もある。
【0059】なお、上記実施の形態では、ゲートとドレインを接続したMOSTrを抵抗としても良い。また、積分回路については、単純な抵抗とコンデンサでは無く演算増幅器を利用した積分回路でも良い。




 

 


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