DE69426839T2

DE69426839T2 - Transmitter and receiver module for wireless data transmission

Info

Publication number: DE69426839T2
Application number: DE1994626839
Authority: DE
Inventors: Fritz Gfeller; Heinz Richard; Beat Weiss
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1994-09-03
Filing date: 1994-09-03
Publication date: 2001-07-26
Anticipated expiration: 2014-09-04
Also published as: DE69426839D1

Description

AREA OF TECHNOLOGY

Die vorliegende Erfindung betrifft Transceiver-Module zur optischen Datenübertragung. Diese Transceiver-Module eignen sich besonders zur Verwendung in Infrarot- Datenübertragungssystemen.The present invention relates to transceiver modules for optical data transmission. These transceiver modules are particularly suitable for use in infrared data transmission systems.

PRIOR ART ON WHICH THE INVENTION IS BASED

Mit der schnell wachsenden Zahl von Arbeitsplatzrechnern und Personal Computern (z. B. Tischgeräten oder tragbaren Rechnern) in allen Geschäfts-, Verwaltungs- und Produktionsbereichen steigt auch die Nachfrage nach einer flexiblen und einfachen Verbindung dieser Systeme. Ein ähnlicher Bedarf besteht, was den Anschluss und die Verbindung von Peripheriegeräten wie zum Beispiel Tastaturen, Computermäuse, Drucker, Plotter, Scanner, Bildschirme usw. angeht. Die Verwendung von elektrischen Leitungsnetzen und Kabeln wird insbesondere mit der zunehmenden Dichte der Systeme und Peripheriegeräte und in den vielen Fällen, in denen der Standort der Systeme oder die Konfiguration von Subsystemen häufig geändert werden muss, ein Problem. Es ist deshalb wünschenswert, drahtlose Kommunikationssysteme zur Verbindung dieser Geräte und Systeme zu verwenden, um die Notwendigkeit elektrischer Kabelnetzwerke überflüssig zu machen.With the rapidly increasing number of workstations and personal computers (e.g. desktop or portable computers) in all business, administrative and production areas, the demand for flexible and easy connection of these systems is also increasing. A similar need exists for the connection and interconnection of peripheral devices such as keyboards, computer mice, printers, plotters, scanners, screens, etc. The use of electrical wiring networks and cables becomes a problem, particularly with the increasing density of systems and peripheral devices and in the many cases where the location of the systems or the configuration of subsystems must be changed frequently. It is therefore desirable to use wireless communication systems to connect these devices and systems in order to eliminate the need for electrical cable networks.

Insbesondere das Interesse an der Verwendung von optischen Signalen zum Austausch von Informationen zwischen Systemen und fernen Einheiten hat in den letzten Jahren zugenommen. Der Vorteil von solchen drahtlosen optischen Kommunikationssystemen besteht darin, dass der größte Teil der herkömmlichen Verkabelung wegfällt. Gegenüber der drahtlosen Hochfrequenz-(HF-)Übertragung hat die drahtlose optische Infrarot-(IR-)Übertragung die Vorteile, dass keine Übertragungsvorschriften gelten und weder eine PTT- noch eine FCC-Lizenz erforderlich ist. Außerdem können keine elektromagnetischen Störstrahlungen und keine Störungen durch andere HF-Kanäle auftreten, und die Strahlung ist auf einen Raum begrenzt, so dass eine höhere Datensicherheit als bei HF- Systemen gewährleistet ist. Es kommt daher zu keiner Störbeeinflussung durch ähnliche Systeme, die nebenan betrieben werden, und ein höherer Grad an Datensicherheit als bei der Hochfrequenzübertragung wird geboten. Im Gegensatz zu Hochfrequenzantennen haben lichtemittierende Dioden (LEDs) und Fotodioden gewöhnlich kleinere Abmessungen, was bei der Gestaltung von tragbaren Rechnern besonders interessant ist.In particular, interest in using optical signals to exchange information between systems and remote units has increased in recent years. The advantage of such wireless optical communication systems is that most of the traditional cabling is eliminated. Compared to wireless radio frequency (RF) transmission, wireless optical infrared (IR) transmission has the advantages that no transmission regulations apply and neither a PTT nor an FCC license is required. In addition, no electromagnetic interference or interference from other RF channels can occur, and the radiation is limited to a room, thus ensuring higher data security than with RF systems. There is therefore no interference from similar systems operating next door, and a higher level of data security is offered than with radio frequency transmission. In contrast to radio frequency antennas, light emitting diodes (LEDs) and photodiodes usually have smaller dimensions, which is particularly interesting in the design of portable computers.

Die optischen Signale in solchen Systemen können sich direkt zum optischen Empfänger des Empfangssystems fortbewegen oder nach Änderungen der Ausbreitungsrichtung aufgrund von Vorgängen wie Reflexionen oder Oberflächenstreuungen indirekt die Empfänger erreichen. Der erstere Fall wird heutzutage in Andockstationen für tragbare Rechner realisiert, bei denen die Datenübertragung zwischen einem optischen Sender und einem Empfänger stattfindet, die korrekt ausgerichtet und nur wenige Zentimeter voneinander entfernt sind. Der letztere Fall ist für Anwendungen in einer Büroumgebung typisch, in der eine ungestörte direkte Übertragung von optischen Signalen zwischen Sendern und Empfängern, die mehrere Meter voneinander entfernt sind, unpraktisch oder aufgrund von unvermeidbaren Störungen des direkten Pfades sogar unmöglich ist. Ein bekannter Lösungsansatz, um ein hohes Maß an Flexibilität zu erreichen, besteht darin, optische Signale vom Sendesystem an die Decke eines Büroraums zu strahlen, wo sie reflektiert oder diffus gestreut werden. Somit wird die Strahlung über einen bestimmten Bereich in der Umgebung des Senders verteilt. Die Verteilung der Lichtsignale, die sich von der Decke ausbreiten, hängt von vielen Einzelheiten ab, die für die im Einzelfall betrachtete Umgebung charakteristisch sind. Wesentlich in diesem Zusammenhang ist jedoch in erster Linie, dass der Übertragungsbereich, d. h. die Entfernung zwischen dem Sendesystem und dem Empfangssystem, auf einen Endwert beschränkt ist, der nachstehend als Übertragungsbereich bezeichnet wird, da der Energiefluss der übertragenen Strahlung mit zunehmender Ausbreitung abnimmt und die Empfindlichkeit des Empfängers aufgrund eines letztendlichen Signalrauschabstands begrenzt ist. Typische bekannte Systeme, die mit einem Maß an optischer Energie arbeiten, das durch die Leistungsfähigkeit der Lichtquellen und die Sicherheitsbestimmungen für die Lichteinwirkung beschränkt ist, haben Übertragungsbereiche von mehreren Metern bei Datenübertragungsgeschwindigkeiten von 1 MBytes aufgewiesen.The optical signals in such systems can travel directly to the optical receiver of the receiving system or reach the receivers indirectly after changes in the direction of propagation due to processes such as reflections or surface scattering. The former case is nowadays realized in docking stations for portable computers, where the data transmission takes place between an optical transmitter and a receiver that are correctly aligned and only a few centimeters apart. The latter case is typical for applications in an office environment where an undisturbed direct transmission of optical signals between transmitters and receivers that are several meters apart is impractical or even impossible due to unavoidable interference with the direct path. A well-known approach to achieving a high degree of flexibility is to beam optical signals from the transmitter system to the ceiling of an office room, where they are reflected or diffusely scattered. In this way, the radiation is distributed over a certain area in the vicinity of the transmitter. The distribution of the light signals propagating from the ceiling depends on many details that are characteristic of the environment considered in the individual case. What is essential in this context, however, is primarily that the transmission range, i.e. the distance between the transmitter system and the receiver system, is limited to a final value, which will be referred to below as the transmission range, since the energy flow of the transmitted radiation decreases with increasing propagation and the sensitivity of the receiver is limited due to an ultimate signal-to-noise ratio. Typical known systems, operating with levels of optical energy limited by the performance of the light sources and safety regulations for light exposure, have demonstrated transmission ranges of several meters at data transfer rates of 1 Mbytes.

Entscheidende Parameter eines drahtlosen optischen Kommunikationssystems sind die erzielbare Datenübertragungsgeschwindigkeit und die Entfernung zwischen den Systemen, die Daten austauschen. In einer Büroumgebung kann es notwendig sein, Daten über Entfernungen zu übertragen, die über den Übertragungsbereich eines herkömmlichen optischen Senders hinausgehen.The decisive parameters of a wireless optical communication system are the achievable data transmission speed and the distance between the systems exchanging data. In an office environment, it may be necessary to transmit data over distances that exceed the transmission range of a conventional optical transmitter.

Die heutigen drahtlosen optischen Datenübertragungssysteme haben mehrere Nachteile. Erstens eignen sie sich aufgrund ihres Übertragungsbereichs nicht zum Einsatz in Umgebungen wie zum Beispiel großen Büroräumen und Konferenzräumen, und sie weisen gewöhnlich keine gleichmäßige Strahlungscharakteristik und keinen gleichmäßigen Strahlungsbereich auf, so dass folglich eine präzise Ausrichtung des Senders und des Empfängers notwendig ist.Today's wireless optical data transmission systems have several disadvantages. First, their transmission range makes them unsuitable for use in environments such as large offices and conference rooms, and they usually do not have a uniform radiation pattern and radiation area, thus requiring precise alignment of the transmitter and receiver.

Außerdem muss man berücksichtigen, dass es fast überall ein unvermeidbares Umgebungslicht wie zum Beispiel das Tageslicht oder das von Leuchten abgestrahlte Licht gibt, das die optischen Detektoren immer erreicht, außer wenn das System auf den Einsatz in einer vollkommen dunklen Umgebung beschränkt ist. Unvermeidbares Umgebungslicht kann zu zeitabhängigen Signalen führen, zum Beispiel zu Wechselspannungssignalen von Leuchten, und es ist eine bedeutende, in vielen Fällen in der Praxis die vorherrschende Störquelle im optischen Empfänger. Somit beeinflusst Umgebungslicht den Signalstörabstand des Empfängers, und es beeinträchtigt dadurch den Übertragungsbereich. Unvermeidbares Licht tritt meistens zufällig auf, und es ist oftmals schwierig zu steuern, und seine Intensität kann sich stark ändern, wie es bei Sonnenlicht oder bei Leuchten, die ein- und ausgeschaltet werden, offensichtlich ist. Ein weiterer realistischer Effekt, der den Signalstörabstand und damit den Übertragungsbereich zufällig beeinträchtigt, ist das Auftreten von Hindernissen im optischen Pfad, die das Empfangssignal beeinflussen.It must also be taken into account that almost everywhere there is unavoidable ambient light, such as daylight or light emitted by luminaires, which always reaches the optical detectors unless the system is restricted to use in a completely dark environment. Unavoidable ambient light can lead to time-dependent signals, such as AC signals from luminaires, and it is a significant, in many cases in practice the predominant, source of interference in the optical receiver. Thus, ambient light affects the signal-to-noise ratio of the receiver, thereby affecting the transmission range. Unavoidable light is mostly random, and is often difficult to control, and its intensity can vary greatly, as is evident in sunlight or in luminaires that are switched on and off. Another realistic effect that randomly affects the signal-to-noise ratio and thus the transmission range is the occurrence of obstacles in the optical path that affect the received signal.

Ein erster Lösungsansatz, diese Probleme zu umgehen, bestünde darin, die Ausgangsleistung des Sendemoduls zu erhöhen. Dies hat sich aus mehreren Gründen als unpraktisch erwiesen. Der Leistungsverbrauch von solchen Sendemodulen wäre für den Einsatz in tragbaren Systemen wie zum Beispiel in Notebook- Computern oder Palmtop-Computern viel zu hoch. Das größte Problem bei der Entwicklung von drahtlosen optischen Systemen ist jedoch die optische Sicherheit. Man geht davon aus, dass optische Strahlung eine Gefahr für Augen und Haut darstellen kann, wenn die Bestrahlung hoch genug ist. Der Grad der Gefahr hängt von mehreren Faktoren ab, unter anderem dem Bestrahlungsgrad (Energie oder Leistung), der Bestrahlungszeit und der Wellenlänge.A first approach to circumvent these problems would be to increase the output power of the transmitter module. This has proven impractical for several reasons. The power consumption of such transmitter modules would be far too high for use in portable systems such as notebook computers or palmtop computers. However, the biggest problem in the development of wireless optical systems is optical safety. It is believed that optical radiation can pose a danger to eyes and skin if the exposure is high enough. The degree of danger depends on several factors, including the level of radiation (energy or power), the exposure time and the wavelength.

WO 90/03072 legt ein optisches Daten-Transceiver-Modul offen, das eine Gruppe von lichtemittierenden Dioden und Lichterfassungseinheiten umfasst, die innerhalb der Wände eines halbkugelförmigen Gehäuses regelmäßig angeordnet sind. In dem Artikel "Optical Wireless: New Enabling Transmitter Technologies" von P. P. Smyth u. a., IEEE International Conference on Communications '93, 23. bis 26. Mai 1993, Genf, Schweiz, Technical Program, Conference Record, Band 1/3, Seiten 562 bis 566, werden Änderungen an bestehenden Standards bezüglich der Sicherheit für die Augen-sowie eine neue Form von Sendertechnologie erörtert. Diese neue Form der Sendertechnologie beruht auf dem Gedanken, den Bereich der optischen Quelle zu vergrößern, um die Gefahr von Netzhautschäden zu verringern. In diesem Artikel wird vorgeschlagen, beispielsweise ein von einem Rechner erzeugtes Phasenhologramm zu verwenden, um aus einer einzigen Laserdiodenquelle mehrere Strahlen zur Strahlformung zu erhalten.WO 90/03072 discloses an optical data transceiver module comprising an array of light emitting diodes and light detecting units arranged regularly within the walls of a hemispherical housing. The article "Optical Wireless: New Enabling Transmitter Technologies" by P. P. Smyth et al., IEEE International Conference on Communications '93, 23-26 May 1993, Geneva, Switzerland, Technical Program, Conference Record, Volume 1/3, pages 562-566, discusses changes to existing standards relating to eye safety and a new form of transmitter technology. This new form of transmitter technology is based on the idea of increasing the area of the optical source to reduce the risk of retinal damage. This article proposes using, for example, a computer-generated phase hologram to obtain multiple beams for beam shaping from a single laser diode source.

Dieser Lösungsansatz ist ein erster Schritt in die richtige Richtung, aber das Problem des ungenügenden Übertragungsbereichs und der ausreichenden Sicherheit für die Augen wurde noch nicht angegangen und gelöst.This approach is a first step in the right direction, but the problem of insufficient transmission range and sufficient eye safety has not yet been addressed and solved.

SUMMARY OF THE INVENTION

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes optisches Sendemodul bereitzustellen.It is an object of the present invention to provide an improved optical transmission module.

Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes optisches Sendemodul bereitzustellen, das Sicherheitsstandards (IEC 825-1) erfüllt.It is a further object of the present invention to provide an improved optical transmitter module that meets safety standards (IEC 825-1).

Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein optisches Sendemodul mit schaltbarem Strahlungsmuster bereitzustellen.It is a further object of the present invention to provide an optical transmitter module with a switchable radiation pattern.

Die vorstehenden Aufgaben wurden durch die Bereitstellung von Transceiver-Modulen wie nachstehend beansprucht gelöst. Die vorliegenden Transceiver-Module eignen sich zur Verwendung in Verbindung mit optischen Sende-/Empfangsmodulen, wie sie in der mit der Europäischen Patentanmeldung Nr. EP-A-0 T83 808 am 3. September 1994 eingereichten, ebenfalls anhängigen PCT- Hauptanmeldung beansprucht wurden.The above objects have been achieved by providing transceiver modules as claimed below. The present transceiver modules are suitable for use in conjunction with optical transmit/receive modules as claimed in the co-pending PCT parent application filed with European Patent Application No. EP-A-0 T83 808 on September 3, 1994.

DESCRIPTION OF THE DRAWINGS AND THE SPELLINGS USED

Die Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die folgenden Zeichnungen ausführlich beschrieben:The invention is described in detail below with reference to the following drawings:

Fig. 1 zeigt einen schematischen Querschnitt eines optischen Sendemoduls zur Verwendung in Verbindung mit einem Transceiver-Modul gemäß der vorliegenden Erfindung.Fig. 1 shows a schematic cross-section of an optical transmitter module for use in conjunction with a transceiver module according to the present invention.

Fig. 2 zeigt drei verschiedene regelmäßige und symmetrische Konfigurationen von lichtemittierenden Dioden.Fig. 2 shows three different regular and symmetrical configurations of light emitting diodes.

Fig. 3 zeigt einen schematischen Querschnitt eines optischen Sendemoduls zur Verwendung in Verbindung mit einem Transceiver-Modul gemäß der vorliegenden Erfindung.Fig. 3 shows a schematic cross-section of an optical transmitter module for use in conjunction with a transceiver module according to the present invention.

Fig. 4 zeigt einen schematischen Querschnitt eines optischen Sendemoduls zur Verwendung in Verbindung mit einem Transceiver-Modul gemäß der vorliegenden Erfindung.Fig. 4 shows a schematic cross-section of an optical transmitter module for use in conjunction with a transceiver module according to the present invention.

Fig. 5 zeigt einen schematischen Querschnitt eines optischen Sendemoduls zur Verwendung in Verbindung mit einem Transceiver-Modul gemäß der vorliegenden Erfindung.Fig. 5 shows a schematic cross-section of an optical transmitter module for use in conjunction with a transceiver module according to the present invention.

Fig. 6A ist eine Schnittdarstellung eines kuppelförmigen Gehäuses.Fig. 6A is a cross-sectional view of a dome-shaped housing.

Fig. 6B ist eine Schnittdarstellung eines kuppelförmigen Gehäuses.Fig. 6B is a cross-sectional view of a dome-shaped housing.

Fig. 7 zeigt einen schematischen Querschnitt eines optischen Sendemoduls zur Verwendung in Verbindung mit einem Transceiver-Modul gemäß der vorliegenden Erfindung.Fig. 7 shows a schematic cross-section of an optical transmitter module for use in conjunction with a transceiver module according to the present invention.

Fig. 8 ist eine schematische Draufsicht eines optischen Sendemoduls zur Verwendung in Verbindung mit einem Transceiver-Modul gemäß der vorliegenden Erfindung.Figure 8 is a schematic plan view of an optical transmitter module for use in conjunction with a transceiver module according to the present invention.

Fig. 9 ist eine schematische Draufsicht eines optischen Sendemoduls zur Verwendung in Verbindung mit einem Transceiver-Modul gemäß der vorliegenden Erfindung.Figure 9 is a schematic plan view of an optical transmitter module for use in conjunction with a transceiver module according to the present invention.

Fig. 10 zeigt einen schematischen Querschnitt eines optischen Sendemoduls zur Verwendung in Verbindung mit einem Transceiver-Modul gemäß der vorliegenden Erfindung.Fig. 10 shows a schematic cross-section of an optical transmitter module for use in conjunction with a transceiver module according to the present invention.

Fig. 11 zeigt einen schematischen Querschnitt eines optischen Sendemoduls zur Verwendung in Verbindung mit einem Transceiver-Modul gemäß der vorliegenden Erfindung.Fig. 11 shows a schematic cross-section of an optical transmitter module for use in conjunction with a transceiver module according to the present invention.

Fig. 12 zeigt einen schematischen Querschnitt eines optischen Sendemoduls mit einem schaltbaren Strahlungsmuster zur Verwendung in Verbindung mit einem Transceiver-Modul gemäß der vorliegenden Erfindung.Fig. 12 shows a schematic cross-section of an optical transmitter module with a switchable radiation pattern for use in conjunction with a transceiver module according to the present invention.

Fig. 13A ist eine schematische Draufsicht des in Fig. 12 dargestellten optischen Sendemoduls mit schaltbarem Strahlungsmuster.Fig. 13A is a schematic plan view of the optical transmitter module with switchable radiation pattern shown in Fig. 12.

Fig. 13B ist eine schematische Draufsicht des in Fig. 12 dargestellten optischen Sendemoduls mit schaltbarem Strahlungsmuster.Fig. 13B is a schematic plan view of the optical transmitter module with switchable radiation pattern shown in Fig. 12.

Fig. 13C ist eine schematische Draufsicht des in Fig. 12 dargestellten optischen Sendemoduls mit schaltbarem Strahlungsmuster.Fig. 13C is a schematic plan view of the optical transmitter module with switchable radiation pattern shown in Fig. 12.

Fig. 14 zeigt einen schematischen Querschnitt eines optischen Sende-/Empfangsmoduls zur Verwendung in Verbindung mit einem Transceiver-Modul gemäß der vorliegenden Erfindung.Fig. 14 shows a schematic cross-section of an optical transmit/receive module for use in conjunction with a transceiver module according to the present invention.

Fig. 15A zeigt einen schematischen Querschnitt eines optischen Sende-/Empfangsmoduls zur Verwendung in Verbindung mit einem Transceiver-Modul gemäß der vorliegenden Erfindung.Figure 15A shows a schematic cross-section of an optical transmit/receive module for use in conjunction with a transceiver module according to the present invention.

Fig. 15B ist eine schematische Draufsicht des Empfangsteils des in Fig. 15A dargestellten optischen Sende- /Empfangsmoduls.Fig. 15B is a schematic plan view of the receiving portion of the optical transmit/receive module shown in Fig. 15A.

Fig. 16 zeigt einen schematischen Querschnitt eines optischen Sende-/Empfangsmoduls zur Verwendung in Verbindung mit einem Transceiver-Modul gemäß der vorliegenden Erfindung.Fig. 16 shows a schematic cross-section of an optical transmit/receive module for use in conjunction with a transceiver module according to the present invention.

Fig. 17A zeigt einen schematischen Querschnitt eines optischen Sendemoduls mit schaltbarem Strahlungsmuster zur Verwendung in Verbindung mit einem Transceiver-Modul gemäß der vorliegenden Erfindung.Fig. 17A shows a schematic cross-section of an optical transmitter module with switchable radiation pattern for use in connection with a transceiver module according to the present invention.

Fig. 17B ist eine schematische Draufsicht des Gehäuses und des Reflektorrings des in Fig. 17A dargestellten optischen Transceiver-Moduls.Fig. 17B is a schematic top view of the housing and reflector ring of the optical transceiver module shown in Fig. 17A.

Fig. 18A zeigt einen schematischen Querschnitt eines optischen Sendemoduls mit schaltbarem Strahlungsmuster zur Verwendung in Verbindung mit einem Transceiver-Modul gemäß der vorliegenden Erfindung.Fig. 18A shows a schematic cross-section of an optical transmitter module with switchable radiation pattern for use in connection with a transceiver module according to the present invention.

Fig. 18B ist eine schematische Draufsicht des Gehäuses und des Reflektorrings des in Fig. 18A dargestellten optischen Transceiver-Moduls.Fig. 18B is a schematic top view of the housing and reflector ring of the optical transceiver module shown in Fig. 18A.

Fig. 19A ist eine schematische Darstellung einer Vorrichtung, die dazu dient, ein optisches Sende-/Empfangsmodul mit schaltbarem Strahlungsmuster zur Verwendung in Verbindung mit einem Transceiver-Modul gemäß der vorliegenden Erfindung zu befestigen.Figure 19A is a schematic illustration of an apparatus for mounting an optical transmit/receive module with a switchable radiation pattern for use in conjunction with a transceiver module in accordance with the present invention.

Fig. 19B ist eine schematische Darstellung der Vorrichtung von Fig. 19A in geneigter Position.Fig. 19B is a schematic representation of the device of Fig. 19A in an inclined position.

Fig. 20A zeigt einen schematischen Querschnitt eines optischen Sende-/Empfangsmoduls mit schaltbarem Strahlungsmuster zur Verwendung in Verbindung mit einem Transceiver-Modul gemäß der vorliegenden Erfindung.Fig. 20A shows a schematic cross-section of an optical transmit/receive module with a switchable radiation pattern for use in conjunction with a transceiver module according to the present invention.

Fig. 21A zeigt einen Notebook-Computer mit einem daran angeschlossenen optischen Sende-/Empfangsmodul.Fig. 21A shows a notebook computer with an optical transceiver module connected to it.

Fig. 21B zeigt einen Notebook-Computer mit einem integrierten optischen Sende-/Empfangsmodul.Fig. 21B shows a notebook computer with an integrated optical transceiver module.

Fig. 22 ist ein Prinzipschaltbild der analogen eingangsseitigen Schaltung eines Transceiver-Moduls gemäß der vorliegenden Erfindung.Fig. 22 is a schematic diagram of the analog input circuit of a transceiver module according to the present invention.

GENERAL DESCRIPTION

In Anbetracht des Vorstehenden ist es äußerst wünschenswert, dass drahtlose optische Transceiver die folgenden Kriterien erfüllen:In view of the above, it is highly desirable that wireless optical transceivers meet the following criteria:

1. höchstmögliche Sicherheit für die Augen;1. maximum possible safety for the eyes;

2. ein optimales Quellenstrahlungsmuster, welches das leistungsbegrenzte optische Signal wirkungsvoll verteilt, um eine höchstmögliche Übertragungsentfernung bei einem kleinstmöglichen Dynamikbereich zu erhalten. Dies ist von besonderem Interesse, wenn ein optisches Sende- /Empfangsmodul in gewöhnlichen Büroumgebungen (niedrige Decke, gestreuter Ausbreitungsmodus) verwendet wird.2. an optimal source radiation pattern that effectively distributes the power-limited optical signal to obtain the highest possible transmission distance with the smallest possible dynamic range. This is of particular interest when an optical transmit/receive module is used in ordinary office environments (low ceiling, scattered propagation mode).

3. Es besteht keine Notwendigkeit, Sender und Empfänger auszurichten;3. There is no need to align the transmitter and receiver;

4. dass in Umgebungen mit sehr hoher Decke und schlechten (oder nichtvorhandenen) Reflexionseigenschaften (Gebäude mit Atrium, große Hörsäle, im Freien) die Möglichkeit besteht, sich auf eine Ausbreitung in Sichtverbindung zu verlassen, ohne dass die Transceiver-Module ausgerichtet werden müssen.4. that in environments with very high ceilings and poor (or non-existent) reflection properties (buildings with atriums, large lecture halls, outdoors) it is possible to rely on line-of-sight propagation without the need to align the transceiver modules.

In Verbindung mit Fig. 1 wird das grundlegende Konzept eines optischen Sendemoduls gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben. Wie in dieser Figur veranschaulicht ist, umfasst ein solches optisches Sendemodul eine Gruppe von lichtemittierenden Dioden 11, die regelmäßig und symmetrisch angeordnet sind. Um die Dioden 11 in der richtigen Position zu befestigen, wird eine Grundplatte 10 verwendet. Die Gruppe der lichtemittierenden Dioden 11 befindet sich in einem kuppelförmigen Gehäuse 12. In dem vorliegenden Beispiel ist dieses kuppelförmige Gehäuse eine lange zylinderförmige Röhre mit einem gewölbten Endteil. Dieses Gehäuse 12 ist zumindest teilweise durchsichtig. Außerdem umfasst es Diffusormittel, um eine Vergrößerung einer scheinbaren Quelle zu ermöglichen. Diffusormittel können auf viele verschiedene Arten realisiert werden.In connection with Fig. 1, the basic concept of an optical transmitter module according to the present invention is described. As illustrated in this figure, such an optical transmitter module comprises a group of light emitting diodes 11 which are regularly and symmetrically arranged. In order to fix the diodes 11 in the correct position, a base plate 10 is used. The group of light emitting diodes 11 is located in a dome-shaped housing 12. In the present example, this dome-shaped housing is a long cylindrical tube with a curved end part. This housing 12 is at least partially transparent. It also includes diffuser means to allow magnification of an apparent source. Diffuser means can be implemented in many different ways.

Das Gehäuse 12 kann beispielsweise aus einem Kunststoffmaterial bestehen, das schwebende Partikel mit einem hohen Brechungsindex umfasst, so dass zumindest ein Teil des Gehäuses als Diffusor dient. In einer anderen Ausführungsform kann eine Diffusion der von den lichtemittierenden Dioden 11 ausgesendeten Lichtstrahlen mittels eines Gehäuses 12 erzielt werden, das eine wellige Oberfläche aufweist. Ein Plexiglas- Gehäuse, das mit Glaschips (mit einer Größe zwischen 100 und 150 um) sandgestrahlt wurde, ermöglicht eine vierfache axiale Verringerung der Leistungsaufnahme bei einer Vergrößerung des Halbwertswinkels von 7,5º auf 10º (senkrechter Lichteinfall am Diffusor) (es wurden LEDs vom Typ Stanley DN305 verwendet).The housing 12 can be made, for example, of a plastic material comprising suspended particles with a high refractive index, so that at least part of the housing serves as a diffuser. In another embodiment, diffusion of the light rays emitted by the light-emitting diodes 11 can be achieved by means of a housing 12 having a wavy surface. A Plexiglas housing sandblasted with glass chips (with a size between 100 and 150 µm) enables a fourfold axial reduction in power consumption with an increase in the half-value angle from 7.5º to 10º (perpendicular light incidence on the diffuser) (Stanley DN305 type LEDs were used).

Andere Diffusormittel werden in Verbindung mit den folgenden Ausführungsformen beschrieben. In Abhängigkeit von der Rauhigkeit der Oberfläche des Diffusors oder von der Anzahl und der Größe der in das Diffusorgehäuse integrierten Partikel lässt sich entweder ein Volldiffusor oder ein Teildiffusor realisieren. Die Verwendung eines solchen Volldiffusors hat eine Lambertsche Quelle zum Ergebnis.Other diffuser means are described in connection with the following embodiments. Depending on the roughness of the surface of the diffuser or on the number and size of the particles integrated into the diffuser housing, either a full diffuser or a partial diffuser can be realized. The use of such a full diffuser results in a Lambertian source.

In Abhängigkeit von der Symmetrie der Konfiguration und des Höhenwinkels der lichtemittierenden Dioden, des Strahlungswinkels der Dioden, der Form des Gehäuses, der Diffusormittel und der Art und Weise, in der sie in dem Gehäuse zueinander angeordnet sind, erhält man verschiedene Strahlungsmuster. In Fig. 2 sind Draufsichten von drei beispielhaften Diodenkonfigurationen gezeigt. Die Grundplatte 20 links in Fig. 2 trägt nur drei lichtemittierende Dioden 21, die in Form eines Dreiecks angeordnet sind. Die Grundplatte 22 trägt vier regelmäßig angeordnete Dioden 23, und die Grundplatte 24 trägt acht lichtemittierende Dioden 25. Diese acht Dioden 25 sind kreisförmig angeordnet. Aus diesen drei Beispielen geht deutlich hervor, dass sich jedwede Art einer symmetrischen und regelmäßigen Anordnung der lichtemittierenden Dioden in Verbindung mit einem passenden Gehäuse und Diffusor eignet, um ein hohes Maß an Sicherheit für die Augen und ein optimales Quellenstrahlungsmuster zu erhalten.Depending on the symmetry of the configuration and the elevation angle of the light emitting diodes, the radiation angle of the diodes, the shape of the housing, the diffuser means and the way in which they are arranged in relation to each other in the housing, different radiation patterns are obtained. In Fig. 2, plan views of three exemplary diode configurations are shown. The base plate 20 on the left in Fig. 2 carries only three light-emitting diodes 21 arranged in the form of a triangle. The base plate 22 carries four regularly arranged diodes 23, and the base plate 24 carries eight light-emitting diodes 25. These eight diodes 25 are arranged in a circle. From these three examples it is clear that any kind of symmetrical and regular arrangement of the light-emitting diodes in conjunction with a suitable housing and diffuser is suitable in order to obtain a high degree of safety for the eyes and an optimal source radiation pattern.

Bevor weitere Ausführungsformen beschrieben werden, werden weitere Einzelheiten in Bezug auf die lichtemittierenden Dioden gegeben. Die hier gezeigten lichtemittierenden Dioden sind handelsübliche Dioden, die in einem kleinen, herkömmlichen Kunststoffgehäuse gekapselt sind. Solche Dioden sind in Kunststoffgehäusen unterschiedlicher Größe, aus unterschiedlichem Material und mit verschiedenen Strahlungsmustern und -winkeln erhältlich. Gut geeignet sind beispielsweise lichtemittierende Dioden vom Typ Stanley DN305 und DN304. Es ist offensichtlich, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die Verwendung von einzelnen Dioden beschränkt ist, von denen jede in ihrem eigenen Gehäuse gekapselt ist. Unter bestimmten Umständen kann es vorteilhaft sein, eine Gruppe von Dioden zu verwenden, von denen alle in einem gemeinsamen Gehäuse gekapselt oder untergebracht sind. Es ist des Weiteren denkbar, entweder getrennte lichtemittierende Dioden oder eine Gruppe von lichtemittierenden, auf einem gemeinsamen Substrat aufgewachsenen Dioden ohne Gehäuse zu verwenden. Das kuppelförmige Gehäuse, in dem sich diese Dioden befinden werden, ersetzt dann das eigene Gehäuse der Diode und dient zum Schutz dieser Dioden.Before further embodiments are described, further details are given with respect to the light-emitting diodes. The light-emitting diodes shown here are commercially available diodes encapsulated in a small, conventional plastic housing. Such diodes are available in plastic housings of different sizes, made of different materials and with different radiation patterns and angles. For example, light-emitting diodes of the Stanley DN305 and DN304 type are well suited. It is obvious that the present invention is not limited to the use of individual diodes, each of which is encapsulated in its own housing. In certain circumstances, it may be advantageous to use a group of diodes, all of which are encapsulated or housed in a common housing. It is also conceivable to use either separate light-emitting diodes or a group of light-emitting diodes grown on a common substrate without a housing. The The dome-shaped housing in which these diodes will be located will then replace the diode's own housing and serve to protect these diodes.

In Fig. 3 ist ein weiteres optisches Sendemodul - zur Verwendung in Verbindung mit einem Transceiver-Modul gemäß der vorliegenden Erfindung - gezeigt. Dieses optische Sendemodul umfasst eine Grundplatte 30, auf der die lichtemittierenden Dioden 31 regelmäßig und symmetrisch angeordnet sind. Die Flächen der Grundplatte 30 sind geneigt, und die Dioden 31 sind so darauf befestigt, dass sie auf die Mittelachse des zylinderförmigen Gehäuses 32 ausgerichtet sind. Der Diffusor ist beispielsweise mittels schwebender Partikel in das Gehäuse integriert. In der nächsten Ausführungsform, die in Fig. 4 veranschaulicht ist, wird ein von einem Rechner erzeugtes Phasenhologramm 43 verwendet, um eine geeignete Strahlformung zu erreichen. Dieses Hologramm befindet sich in dem zylinderförmigen Gehäuse 42, das die Gruppe der lichtemittierenden Dioden 41 umgibt, die sich auf einer Grundplatte 40 befinden.In Fig. 3, another optical transmitter module is shown - for use in connection with a transceiver module according to the present invention. This optical transmitter module comprises a base plate 30 on which the light emitting diodes 31 are arranged regularly and symmetrically. The surfaces of the base plate 30 are inclined and the diodes 31 are mounted thereon so that they are aligned with the central axis of the cylindrical housing 32. The diffuser is integrated into the housing by means of floating particles, for example. In the next embodiment, illustrated in Fig. 4, a computer-generated phase hologram 43 is used to achieve suitable beam shaping. This hologram is located in the cylindrical housing 42, which surrounds the group of light emitting diodes 41 located on a base plate 40.

In Fig. 5 ist ein optisches Sendemodul mit kuppelförmigem Gehäuse 52 gezeigt. Dieses Modul umfasst des Weiteren eine Grundplatte 50, die eine Gruppe von lichtemittierenden Dioden 51 trägt. Ein Teil des Gehäuses 52 umfasst eine Volldiffusorfläche 53, um eine Streuung der Lichtstrahlen zu erreichen, die von den Dioden 51 ausgesendet werden. Ähnliche Ergebnisse lassen sich mittels eines Diffusor- Schachbrettmusters erzielen, das auf das Gehäuse angewendet wird.In Fig. 5, an optical transmitter module with a dome-shaped housing 52 is shown. This module further comprises a base plate 50 which supports an array of light emitting diodes 51. A portion of the housing 52 comprises a full diffuser surface 53 to achieve dispersion of the light rays emitted by the diodes 51. Similar results can be achieved by means of a diffuser checkerboard pattern applied to the housing.

Wenn sich die Diffusorfläche im Innern des Gehäuses 52 befindet, kann eine Verunreinigung des Diffusors durch Fingerfett oder Staub vermieden werden. Man kann verschiedene Diffusionsgrade erhalten, indem man die Rauhigkeit der Diffusorfläche verändert, das Schachbrettmuster ändert oder die Diffusorfläche an der Innenseite und der Außenseite des Gehäuses anbringt. Die erforderliche Oberflächenrauhigkeit kann man erhalten, indem die zum Pressen des Kunststoffgehäuses verwendete Form sandgestrahlt oder geätzt wird. Im Falle eines Kunststoffgehäuses, das schwebende Partikel umfasst, kann der Diffusionsgrad geändert werden, indem man Partikel unterschiedlicher Größe und/oder Form integriert.If the diffuser surface is located inside the housing 52, contamination of the diffuser by finger grease or dust can be avoided. Different degrees of diffusion can be obtained by changing the roughness of the diffuser surface, changing the checkerboard pattern, or by applying the diffuser surface to the inside and outside of the housing. The required surface roughness can be obtained by sandblasting or etching the mold used to press the plastic housing. In the case of a plastic housing that includes suspended particles, the degree of diffusion can be changed by incorporating particles of different sizes and/or shapes.

Andere kuppelförmige Gehäuse 60 und 61 sind in den Fig. 6A und 6B schematisch dargestellt.Other dome-shaped housings 60 and 61 are shown schematically in Figs. 6A and 6B.

Das in Fig. 7 gezeigte optische Sendemodul umfasst eine flache Grundplatte 70, auf der herkömmliche lichtemittierende Dioden 71 angeordnet sind. Die Anschlussstifte dieser Dioden sind so gebogen, dass die Dioden Licht in Richtung der Mittelachse 74 des kuppelförmigen Gehäuses 72 abstrahlen. Diese Anordnung ist bei Anwendungen vorteilhaft, bei denen das Platzangebot beschränkt ist und das ganze optische Sendemodul klein sein sollte. Es wurde festgestellt, dass der Neigungswinkel der Dioden, d. h. der Winkel zwischen einer Ebene, die senkrecht zur Mittelachse 74 des kuppelförmigen Gehäuses 72 verläuft, und der Mittelachse 75 des Strahlungskegels der Diode, vorzugsweise zwischen 5º und 80º und insbesondere zwischen 20º und 40º liegen sollte. Was die Verwendung in den hier beschriebenen optischen Sendemodulen betrifft, beträgt der optimale Winkel zwischen der Mittelachse einer LED und der Grundplatte ungefähr 25º. Mit einem Winkel von 25º erhält man einen höchstmöglichen Streuungsbereich in Büroräumen mit niedrigen Decken (2,5 bis 3,5 m).The optical transmitter module shown in Fig. 7 comprises a flat base plate 70 on which conventional light emitting diodes 71 are arranged. The connecting pins of these diodes are bent so that the diodes emit light in the direction of the central axis 74 of the dome-shaped housing 72. This arrangement is advantageous in applications where space is limited and the entire optical transmitter module should be small. It has been found that the angle of inclination of the diodes, i.e. the angle between a plane perpendicular to the central axis 74 of the dome-shaped housing 72 and the central axis 75 of the radiation cone of the diode, should preferably be between 5º and 80º and in particular between 20º and 40º. As far as use in the optical transmitter modules described here is concerned, the optimum angle between the central axis an LED and the base plate is approximately 25º. An angle of 25º gives the highest possible dispersion range in offices with low ceilings (2.5 to 3.5 m).

Eine andere Konfiguration ist in Fig. 8 veranschaulicht. In dieser Ausführungsform sind acht lichtemittierende Dioden 81, von denen jede ihr eigenes Gehäuse hat, kreisförmig und regelmäßig auf einer Grundplatte 80 so angeordnet, dass Licht radial zur Mittelachse 83 des Moduls abgestrahlt wird.Another configuration is illustrated in Fig. 8. In this embodiment, eight light emitting diodes 81, each having its own housing, are arranged in a circle and regularly on a base plate 80 so that light is emitted radially to the central axis 83 of the module.

Lichtemittierende Dioden mit schmalem Strahl und einem Höhenwinkel von ungefähr 25º sind zur Verwendung in dieser Ausführungsform gut geeignet.Narrow beam light emitting diodes with an elevation angle of approximately 25º are well suited for use in this embodiment.

Eine ähnliche, sternförmige Konfiguration mit acht Dioden ist in Fig. 9 gezeigt. In dieser Ausführungsform sind die Dioden 91, die von einer Grundplatte 90 getragen werden, zur Mittelachse des Gehäuses ausgerichtet. Links in dieser Figur ist ein Gehäuse mit einer Volldiffusorfläche 93 gezeigt.A similar star-shaped configuration with eight diodes is shown in Figure 9. In this embodiment, the diodes 91, which are supported by a base plate 90, are aligned with the central axis of the housing. On the left in this figure, a housing with a full diffuser surface 93 is shown.

Volldiffusor bedeutet, dass die wellige Oberfläche den ganzen Strahlenquerschnitt abdeckt. Der Diffusor kann stark (wobei er eine Lambertsche Quelle erzeugt) oder schwach (wobei er eine zusätzliche Streuung des Strahls erzeugt, um die Sicherheit für die Augen zu verbessern) sein. Diese Volldiffusorfläche wird auf der Innenfläche des kuppelförmigen Gehäuses realisiert. Das entsprechende Strahlungsmuster, das man durch das Diffusormittel 93 erhält, ist daneben gezeigt. Auf der rechten Seite ist eine Prinzipskizze eines kuppelförmigen Gehäuses gezeigt, das ein Diffusor-Schachbrettmuster 92 umfasst, das als Diffusor dient. Das entsprechende Strahlungsmuster ist neben dieser Skizze angegeben. Wie schematisch veranschaulicht ist, passiert ein Teil des Lichts den Diffusor fast ungehindert, und die restlichen Lichtstrahlen sind gestreut. Ein solches Schachbrettmuster könnte beispielsweise realisiert werden, indem man Löcher in das Gehäuse bohrt oder indem man beim Sandstrahlen eine geeignete Maske verwendet.Full diffuser means that the undulating surface covers the entire beam cross-section. The diffuser can be strong (creating a Lambertian source) or weak (creating additional scattering of the beam to improve eye safety). This full diffuser surface is realized on the inner surface of the dome-shaped housing. The corresponding radiation pattern obtained by the diffuser means 93 is shown next to it. On the right is shown a schematic sketch of a dome-shaped housing comprising a diffuser checkerboard pattern 92 serving as a diffuser. The corresponding radiation pattern is given next to this sketch. As schematically illustrated, part of the light passes through the diffuser almost unhindered and the remaining Light rays are scattered. Such a checkerboard pattern could be created, for example, by drilling holes in the housing or by using a suitable mask when sandblasting.

Ein optisches Sendemodul mit einem kuppelförmigen Gehäuse 102, einem Diffusormittel 103 und einem zusätzlichen ringförmigen Prismateil, der in das Gehäuse 104 integriert ist, ist in Fig. 10 veranschaulicht. Wie durch die gestrichelten Linien veranschaulicht ist, lenkt dieser Prismaring 104 einen Teil der Strahlleistung, der mit A bezeichnet ist, in horizontaler Richtung (nach unten) ab. Der restliche Teil wird durch den Diffusor 103 direkt abgegeben. Der Prismaring 104 verbessert die Pfadübertragung in Sichtverbindung.An optical transmitter module with a dome-shaped housing 102, a diffuser means 103 and an additional annular prism part integrated into the housing 104 is illustrated in Fig. 10. As illustrated by the dashed lines, this prism ring 104 deflects a part of the beam power, designated A, in the horizontal direction (downward). The remaining part is emitted directly through the diffuser 103. The prism ring 104 improves the line-of-sight path transmission.

Eine weitere Ausführungsform ist in Fig. 11 gezeigt. Das in dieser Figur veranschaulichte optische Sendemodul umfasst eine Grundplatte 110, auf der sich eine Gruppe von lichtemittierenden Dioden 111 befindet. Diese Dioden 111 neigen sich zur Grundplatte 110 und strahlen Licht radial ab. Das kuppelförmige Gehäuse 112 umfasst einen Reflektorring 114 an der Innenfläche und Diffusormittel 113. Dieser Reflektorring reflektiert mindestens einen Teil der Strahlen, die von den Dioden 111 nach oben abgegeben werden, bevor die Strahlen den Diffusor 113 passieren.Another embodiment is shown in Fig. 11. The optical transmitter module illustrated in this figure comprises a base plate 110 on which a group of light emitting diodes 111 is located. These diodes 111 are inclined towards the base plate 110 and emit light radially. The dome-shaped housing 112 comprises a reflector ring 114 on the inner surface and diffuser means 113. This reflector ring reflects at least a portion of the rays emitted upwards by the diodes 111 before the rays pass through the diffuser 113.

Eine Schnittdarstellung einer anderen Ausführungsform ist in Fig. 12 gezeigt. In dieser Figur ist ein optisches Sendemodul gezeigt, das ein Umschalten des Strahlmusters ermöglicht, wie in den Fig. 13A bis 13C gezeigt ist. Das Umschalten des Strahls hat den Zweck, dass man ein Strahlungsmuster (z. B. 25º) erhält, das entweder einen größtmöglichen ungerichteten Bereich (siehe Fig. 13A und 13B) oder einen größtmöglichen Bereich in einer bestimmten Richtung (siehe Fig. 13C) ergibt. Dieses schaltbare Modul umfasst eine Grundplatte 120, auf der eine Gruppe von Dioden 121 befestigt ist. Die Dioden befinden sich in einem kuppelförmigen Gehäuse 122, welches die Diffusormittel 123, die Reflektormittel 124, die nach oben ablenkenden Prismen 125 und die nach unten ablenkenden Prismen 126 zeigt, die beide eine aufgerauhte Oberfläche haben. Die Betriebsarten dieses schaltbaren Moduls werden in Verbindung mit den Fig. 13A bis 13C beschrieben. In diesen Figuren sind Draufsichten des Moduls gezeigt. Wie in Fig. 13A gezeigt ist, umfasst das Gehäuse 122 eine Reihe von Reflektormitteln 124 und Ablenkprismen 125, 126 entlang seiner Innenfläche 130. Der Einfachheit halber sind die Reflektormittel 124 durch eine dicke Linie angegeben. Das Umschalten des Strahlmusters lässt sich insofern erreichen, als dass das Gehäuse mit den Reflektoren 124 und den Ablenkprismen 125, 126 in Bezug auf und um die Mittelachse der Gruppe der lichtemittierenden Dioden 121 gedreht werden kann. Die Ablenkwinkel (horizontale Ebene) bestimmen die gewünschte reflektierte Strahlrichtung. Die Position der Pfeilmarkierungen 132 (auf dem sich drehenden Gehäuse 122) in Bezug auf die (festen) Symbole 134 gibt das ausgewählte Strahlmuster an. Wenn die Markierung 132 auf das Symbol "leerer Kreis" zeigt, strahlt das Modul Licht mit einem Höhenwinkel a von ungefähr 25º in alle Richtungen ab, d. h., in dieser Betriebsart dient das Modul als Rundstrahlantenne mit einem größtmöglichen Übertragungsbereich und eignet sich für schwaches Umgebungslicht. Diese Position wiederholt sich alle 45º.A sectional view of another embodiment is shown in Fig. 12. In this figure, an optical transmitter module is shown that enables switching of the beam pattern as shown in Figs. 13A to 13C. The purpose of switching the beam is to obtain a radiation pattern (e.g. 25º) that either has the greatest possible omnidirectional area (see Figs. 13A and 13B) or a maximum possible area in a particular direction (see Fig. 13C). This switchable module comprises a base plate 120 on which is mounted an array of diodes 121. The diodes are housed in a dome-shaped housing 122 which includes diffuser means 123, reflector means 124, upwardly deflecting prisms 125 and downwardly deflecting prisms 126, both of which have a roughened surface. The modes of operation of this switchable module are described in connection with Figs. 13A to 13C. In these figures, plan views of the module are shown. As shown in Fig. 13A, the housing 122 includes a series of reflector means 124 and deflection prisms 125, 126 along its inner surface 130. For convenience, the reflector means 124 are indicated by a thick line. Switching of the beam pattern can be achieved in that the housing with the reflectors 124 and the deflection prisms 125, 126 can be rotated with respect to and about the central axis of the group of light emitting diodes 121. The deflection angles (horizontal plane) determine the desired reflected beam direction. The position of the arrow markings 132 (on the rotating housing 122) with respect to the (fixed) symbols 134 indicates the selected beam pattern. When the marker 132 points to the "empty circle" symbol, the module radiates light in all directions with an elevation angle a of approximately 25º, that is, in this mode the module serves as an omnidirectional antenna with the largest possible transmission range and is suitable for low ambient light. This position repeats every 45º.

Die Markierung 132 auf dem Symbol "voller Kreis", siehe Fig. 13B, gibt einen Strahl-Höhenwinkel a von ungefähr 30º bis 40º bei erhöhter ungerichteter Leistungsdichte in der Nähe des Moduls in Umgebungen mit starkem Umgebungslicht an. Diese Position wiederholt sich alle 45º. In dem in Fig. 13C gezeigten Beispiel zeigt der Zeiger 132 auf das Symbol "Pfeil". Dies zeigt die ausgewählte Strahlrichtung für einen vergrößerten gerichteten Bereich an. Die Strahlen innerhalb des Gehäuses sind mit gestrichelten Pfeilen angegeben. Es -können acht verschiedene Strahlungsrichtungen in Schrittweiten von 45º gewählt werden.The marking 132 on the symbol "full circle", see Fig. 13B, indicates a beam elevation angle a of approximately 30º to 40º with increased omnidirectional power density near the module in environments with high ambient light. This position repeats every 45º. In the example shown in Fig. 13C, the pointer 132 points to the "arrow" symbol. This indicates the selected beam direction for an increased directional area. The beams within the housing are indicated with dashed arrows. Eight different beam directions can be selected in 45º increments.

In den Fig. 14 bis 16 sind optische Sende-/Empfangsmodule zur Verwendung in Verbindung mit einem Transceiver-Modul gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt. Die in Fig. 14 gezeigte Ausführungsform beruht auf dem in Fig. 3 veranschaulichten Modul. Dieses Modul umfasst zusätzlich zum Sendeteil einen Empfänger. Der Empfänger hat vier Fotodioden 143, die unterhalb der Grundplatte 140 angeordnet sind. Diese Fotodioden sind geneigt und in verschiedene Richtungen ausgerichtet, um Licht aus allen Richtungen des Moduls zu empfangen. Die Ausrichtung und die Konfiguration dieser Fotodioden hängt vom Sichtfeld einer jeden Diode sowie von der Gehäuseform und der Position innerhalb des Gehäuses ab. Die Fotodioden sind durch ein dünnes Drahtgeflecht 145 geschützt, das als Faradayscher Käfig zur Verringerung der elektromagnetischen Störstrahlung dient. In der vorliegenden Ausführungsform ist dieses Drahtgeflecht 145 in das kuppelförmige Gehäuse 142 integriert. Bei diesem Modul befindet sich ein Substrat 144 für elektronische Schaltungen in SMD-Technik unterhalb der Fotodioden 143. Dieses Substrat 144 kann Vorverstärker, LED-Treiber oder komplette analoge Chips tragen, wenn die Platzverhältnisse dies zulassen.14 to 16 show optical transmit/receive modules for use in conjunction with a transceiver module according to the present invention. The embodiment shown in Fig. 14 is based on the module illustrated in Fig. 3. This module includes a receiver in addition to the transmitter. The receiver has four photodiodes 143 arranged below the base plate 140. These photodiodes are tilted and oriented in different directions to receive light from all directions of the module. The orientation and configuration of these photodiodes depends on the field of view of each diode as well as the housing shape and position within the housing. The photodiodes are protected by a thin wire mesh 145 which acts as a Faraday cage to reduce electromagnetic interference. In the present embodiment, this wire mesh 145 is integrated into the dome-shaped housing 142. In this module, a substrate 144 for electronic circuits in SMD technology is located below the photodiodes 143. This substrate 144 can carry preamplifiers, LED drivers or complete analog chips if space allows.

In der nächsten Ausführungsform, die in Fig. 15 gezeigt ist, befindet sich der Teil mit dem optischen Empfänger über dem Teil mit dem optischen Sender, d. h. über den lichtemittierenden Dioden, die von einer Grundplatte 150 getragen werden. Der Empfänger umfasst eine Gruppe mit fünf Fotodioden 153, die alle so angeordnet sind, dass Licht aus allen Richtungen empfangen wird. Diese Fotodioden sind durch ein Drahtgeflecht 155 geschützt, das in den gewölbten Endteil des Gehäuses 152 integriert ist. Ein Substrat 154 mit elektronischen Schaltungen (das hier als Transceiver-Modul bezeichnet wird) befindet sich unterhalb dieser Fotodioden 153. Der Empfangsteil ist mittels eines Reflektors 156 vom Sender getrennt. In Fig. 15B ist eine schematische Draufsicht des Empfangsteils gezeigt.In the next embodiment shown in Fig. 15, the part with the optical receiver is located above the part with the optical transmitter, i.e. above the light emitting diodes carried by a base plate 150. The receiver comprises a group of five photodiodes 153, all arranged to receive light from all directions. These photodiodes are protected by a wire mesh 155 integrated into the curved end part of the housing 152. A substrate 154 with electronic circuits (referred to here as a transceiver module) is located below these photodiodes 153. The receiving part is separated from the transmitter by means of a reflector 156. In Fig. 15B a schematic top view of the receiving part is shown.

Ein weiteres optisches Sende-/Empfangsmodul ist in Fig. 16 veranschaulicht. Dieses Modul beruht auf dem Sendemodul, das in Fig. 7 gezeigt ist, und unterscheidet sich dahingehend, dass ein Empfänger in dasselbe Gehäuse 162 integriert ist. Dieser Empfänger umfasst eine Gruppe von Fotodioden 161, die auf einer Grundplatte 160 montiert sind. Der Empfänger ist so positioniert, dass die von den lichtemittierenden Dioden ausgesendeten Strahlen das Gehäuse und den Diffusor fast ungehindert passieren. Die lichtemittierenden Dioden mit schmalem Strahl und einem Höhenwinkel von ungefähr 25º eignen sich gut zur Verwendung in dieser Ausführungsform. Module mit einer sternförmig angeordneten Gruppe aus 3 bis 6 Fotodioden mit einem Höhenwinkel von 30º bis 45º zeigten gute Ergebnisse.Another optical transmit/receive module is illustrated in Fig. 16. This module is based on the transmit module shown in Fig. 7 and differs in that a receiver is integrated into the same housing 162. This receiver comprises an array of photodiodes 161 mounted on a base plate 160. The receiver is positioned so that the beams emitted by the light emitting diodes pass through the housing and diffuser almost unhindered. The light emitting diodes with a narrow beam and an elevation angle of approximately 25º are well suited for use in this embodiment. Modules with a star-shaped array of 3 to 6 photodiodes with an elevation angle of 30º to 45º showed good results.

Eine weitere Ausführungsform ist in den Fig. 17A und 17B veranschaulicht. Gezeigt sind ein Querschnitt und eine Draufsicht eines Moduls mit schaltbarem Strahlmuster. Die Gruppe der lichtemittierenden Dioden 201 befindet sich auf einer Grundplatte 203. Die lichtemittierenden Dioden 201 sind symmetrisch unterhalb eines kuppelförmigen Diffusorgehäuses 200 angeordnet. Wenn sich dieses Gehäuse in Bezug auf die lichtemittierenden Dioden 201 (siehe rechts in den Fig. 17A und 17B) in der Position 1 (Pos. 1) befindet, wird das Licht senkrecht durch das Gehäuse 200 abgestrahlt. In Abhängigkeit davon, ob dieser Teil des Gehäuses als Diffusor realisiert ist, wird das Strahlmuster fokussiert oder gestreut. Das Gehäuse 200 umfasst einen Reflektorring 202. Wenn das Gehäuse 200 oder der Reflektorring 202 in Bezug auf die Dioden 201 gedreht wird (Pos. 2 links in den Fig. 17A und 17B), werden die von den Dioden ausgesendeten Lichtstrahlen auf die Seitenfläche des Gehäuses 200 reflektiert. Diese Seitenfläche umfasst gewöhnlich die Diffusormittel, um eine Verbreiterung des Strahls zu erreichen. In Fig. 17B ist gezeigt, dass der Reflektorring 202 als ein Ring mit mehreren "Zungen" ausgeführt werden kann. Der Reflektorring 202 kann unter Verwendung eines dünnen Metalls hergestellt werden, das geprägt oder gelocht sein kann. In dem in den Fig. 17A und 17B gegebenen Beispiel ermöglicht eine Drehung von 22,5º einen Wechsel von der Position 1 zur Position 2.Another embodiment is illustrated in Figs. 17A and 17B. Shown are a cross-section and a plan view of a module with a switchable beam pattern. The Group of light emitting diodes 201 is located on a base plate 203. The light emitting diodes 201 are arranged symmetrically below a dome-shaped diffuser housing 200. When this housing is in position 1 (pos. 1) with respect to the light emitting diodes 201 (see right in Figs. 17A and 17B), the light is emitted perpendicularly through the housing 200. Depending on whether this part of the housing is implemented as a diffuser, the beam pattern is focused or scattered. The housing 200 comprises a reflector ring 202. When the housing 200 or the reflector ring 202 is rotated with respect to the diodes 201 (pos. 2 on the left in Figs. 17A and 17B), the light beams emitted by the diodes are reflected on the side surface of the housing 200. This side surface usually comprises the diffuser means to achieve a broadening of the beam. In Fig. 17B it is shown that the reflector ring 202 can be designed as a ring with several "tongues". The reflector ring 202 can be made using a thin metal which can be embossed or perforated. In the example given in Figs. 17A and 17B, a rotation of 22.5º allows a change from position 1 to position 2.

Ein weiteres Konzept eines optischen Sendemoduls mit schaltbarem Strahlmuster ist in den Fig. 18A und 18B veranschaulicht. Dieses Modul umfasst eine Gruppe von lichtemittierenden Dioden 211, die sich in Durchkontaktierungen oder Vertiefungen einer Grundplatte 213 befinden. Die Dioden 211 umgibt ein kuppelförmiges Diffusorgehäuse 210. Ein Reflektorring 212 ist in das Gehäuse 210 integriert. Dieser Ring 212 umfasst Zungen oder Ausleger, die so gebogen sind, dass der von den Dioden ausgesendete Lichtstrahl auf die Seitenwände des Diffusorgehäuses 210 reflektiert wird (siehe Position 2 links in den Fig. 18A und 18B). Wenn das Gehäuse mit dem Reflektorring so gedreht wird, dass sich die Dioden 211 nicht unterhalb der reflektierenden Zungen oder Ausleger des Rings 212 befinden, werden die Lichtstrahlen senkrecht zur Grundplatte 213 ausgesendet (siehe Position 1 rechts in den Fig. 18A und 18B).Another concept of an optical transmitter module with a switchable beam pattern is illustrated in Fig. 18A and 18B. This module comprises a group of light emitting diodes 211 located in vias or recesses of a base plate 213. The diodes 211 are surrounded by a dome-shaped diffuser housing 210. A reflector ring 212 is integrated into the housing 210. This ring 212 comprises tongues or cantilevers which are bent so that the light emitted by the diodes light beam is reflected onto the side walls of the diffuser housing 210 (see position 2 on the left in Fig. 18A and 18B). If the housing with the reflector ring is rotated so that the diodes 211 are not located below the reflecting tongues or arms of the ring 212, the light beams are emitted perpendicular to the base plate 213 (see position 1 on the right in Fig. 18A and 18B).

In den Fig. 19A und 19B ist eine Vorrichtung zur Befestigung eines Moduls 220 mit schaltbarem Strahlmuster gezeigt. In Fig. 19A befinden sich das Gehäuse und der Reflektorring in der Position 2, d. h., der Lichtstrahl wird nach allen Richtungen ausgesendet, und der Sender strahlt entsprechend der Pfeilrichtungen aus. In Fig. 19B ist die Vorrichtung 211 mit dem Modul 220 geöffnet, und das Modul befindet sich in der Position 1, d. h., es strahlt Licht senkrecht zur Grundplatte der Dioden ab. Die Vorrichtung 221 ermöglicht eine direkte Übertragung in Sichtverbindung, wenn sich das Modul in der Position 1 befindet und auf einen weit entfernten Empfänger ausgerichtet ist.In Fig. 19A and 19B, a device for mounting a module 220 with a switchable beam pattern is shown. In Fig. 19A, the housing and the reflector ring are in position 2, i.e. the light beam is emitted in all directions and the transmitter emits in the direction of the arrows. In Fig. 19B, the device 211 with the module 220 is open and the module is in position 1, i.e. it emits light perpendicular to the base plate of the diodes. The device 221 enables direct transmission in line of sight when the module is in position 1 and aimed at a distant receiver.

Eine weitere Konfiguration eines schaltbaren optischen Sendemoduls ist in Fig. 20 gezeigt. In dieser Ausführungsform beträgt der Neigungswinkel der Mittelachse der Dioden 221 zur Grundplatte 223 ungefähr 25º. Wenn sich das kuppelförmige Gehäuse 220 in der Position 1 befindet (siehe rechts in Fig. 20), passieren die Lichtstrahlen das Gehäuse in der angegebenen Weise. In der Position 2 wird ein Reflektor 222 vor den lichtemittierenden Dioden 221 angebracht, und der Lichtstrahl wird nach oben reflektiert (siehe links in Fig. 20). In dem vorliegenden Beispiel wird der Reflektor 222 von einer dünnen Metallplatte gebildet, die einen Neigungswinkel von ungefähr 58º aufweist. Die Reflektoren können von einem Metallring getragen werden, der in das Gehäuse 220 integriert oder darin befestigt ist.Another configuration of a switchable optical transmitter module is shown in Fig. 20. In this embodiment, the angle of inclination of the central axis of the diodes 221 to the base plate 223 is approximately 25º. When the dome-shaped housing 220 is in position 1 (see right in Fig. 20), the light beams pass through the housing in the manner indicated. In position 2, a reflector 222 is placed in front of the light emitting diodes 221 and the light beam is reflected upwards (see left in Fig. 20). In the present example, the reflector 222 is a thin metal plate having an inclination angle of approximately 58º. The reflectors may be supported by a metal ring integrated into or fixed to the housing 220.

Der in den Fig. 17, 18 und 20 gezeigte Reflektorring kann durch einen Prismaring ersetzt werden. Dies ist ein Ring, der aus Kunststoff hergestellt sein könnte und eine Reihe von Prismen trägt, die so geformt und angeordnet sind, dass man je nach der Position dieses Prismarings in Bezug auf die lichtemittierenden Dioden verschiedene Strahlungsmuster erhält. Dieser Prismaring könnte ein Bestandteil des kuppelförmigen Gehäuses sein. Verschiedene Lösungsansätze sind denkbar, bei denen entweder das Gehäuse, das den Prisma- oder Reflektorring trägt, in Bezug auf die Position der Dioden gedreht wird, oder bei denen der Ring als solches in Bezug auf das Gehäuse und die Dioden gedreht wird oder bei denen die Dioden selbst gedreht werden.The reflector ring shown in Figures 17, 18 and 20 can be replaced by a prism ring. This is a ring which could be made of plastic and carries a series of prisms which are shaped and arranged in such a way that different radiation patterns are obtained depending on the position of this prism ring in relation to the light emitting diodes. This prism ring could be part of the dome-shaped housing. Various solutions are conceivable, in which either the housing carrying the prism or reflector ring is rotated in relation to the position of the diodes, or in which the ring itself is rotated in relation to the housing and the diodes, or in which the diodes themselves are rotated.

Die Reflektoren in den Fig. 11 und 12 können durch einen Metallring ersetzt werden, der "Zungen" oder Ausleger trägt, wie in Verbindung mit den Fig. 17, 18 und 20 beschrieben wurde. Der einzige Unterschied in Bezug auf ein schaltbares Modul bestünde darin, dass dieser Metallring dann fest (nicht drehbar) wäre.The reflectors in Figs. 11 and 12 can be replaced by a metal ring carrying "tongues" or brackets, as described in connection with Figs. 17, 18 and 20. The only difference with respect to a switchable module would be that this metal ring would then be fixed (not rotatable).

Zwei verschiedene Integrations- oder Befestigungsschemata der optischen Sendemodule und optischen Transceiver-Module für Notebook-Computer sind in den Fig. 21A und 21B veranschaulicht. Die hier beschriebenen optischen Sendemodule und optischen Transceiver-Module sollten frei von Nahfeldstörungen durch das Gehäuse oder den Bildschirm des Rechners sein, an den sie angeschlossen oder in den sie integriert sind. In Fig. 21A ist ein Notebook-Computer 170 mit entfernbarem optischem Sende-/Transceivermodul 171 gezeigt. Dieses Modul 171 ist mit einem Magnet oder einem Klettverschluss-Clip 172 an dem Rechner 170 befestigt. Ein Kabel 173 verbindet das Modul 171 mit einer Schnittstellenkarte, die in einen der Rechner-Steckplätze gesteckt wird. In Fig. 21B ist ein Rechner 174 mit integriertem optischen Modul 175 gezeigt. Dieses optische Modul ist in den Bildschirm integriert und jedwede elektrische Verbindungen und die jeweiligen Schnittstellenschaltungen sind in dem Rechner untergebracht. Dieses optische Modul 175 ist einziehbar.Two different integration or mounting schemes of the optical transmitter modules and optical transceiver modules for notebook computers are illustrated in Fig. 21A and 21B. The optical transmitter modules and optical transceiver modules described here should be free from near-field interference from the chassis or the display of the computer to which they are connected or integrated. In Fig. 21A, a notebook computer 170 is shown with a removable optical transmitter/transceiver module 171. This module 171 is attached to the computer 170 with a magnet or a Velcro clip 172. A cable 173 connects the module 171 to an interface card which is plugged into one of the computer slots. In Fig. 21B, a computer 174 with an integrated optical module 175 is shown. This optical module is integrated into the display and any electrical connections and the relevant interface circuits are housed in the computer. This optical module 175 is retractable.

Ein Blockschaltbild einer speziell konzipierten analogen eingangsseitigen Schaltung (die hier als Transceiver-Modul bezeichnet wird) ist in Fig. 22 dargestellt. Diese Schaltung umfasst die Vorverstärker 180, die mit jeder Fotodiode der Fotodiodengruppe 181 als Empfänger verbunden sind. Die Schalter 182 vereinfachen zusammen mit einer Schaltersteuereinheit 183 die Auswahl der von den jeweiligen Fotodioden empfangenen Signale. Alle oder eine Teilmenge der empfangenen Signale wird an einen Nachverstärker 184 weitergeleitet und dann durch ein Filter 185 einem Komparator 186 zugeführt. In dem vorliegenden Blockschaltbild sind Mittel zur Abstandserkennung enthalten. Zur Erkennung des Abstands wird das an den Fotodioden 181 empfangene und von der Gruppe der lichtemittierenden Dioden 187 ausgesendete Echosignal überwacht. Wenn das Echosignal einen vorher festgelegten Pegel überschreitet, werden die lichtemittierenden Dioden 187 automatisch ausgeschaltet. Diese aktive Sicherheitssperre erreicht man mittels eines Spitzensignaldetektors 188, der über einen Bus mit n parallelen Leitungen an den Ausgang der Vorverstärker 180 angeschlossen ist. Eine Steuerschaltung 190 wertet das empfangene Signal aus, um starke Echosignale zu erkennen. Sie schaltet dann sofort die Treiber 191 so, dass kein Licht mehr abgestrahlt wird. Zusammen mit einem Fotogleichstromdetektor 189 und der Schaltersteuereinheit 183 ermöglicht die Steuerschaltung 190 eine automatische Auswahl und/oder Kombination von Signalen. Diese Auswahl berücksichtigt die tatsächlichen Signalstärken und/oder die Gleichströme (das Maß für das Schrotrauschen, das von gerichteten Umgebungslichtquellen wie Sonnenlicht, Schreibtischleuchten empfangen wird) der Fotodioden 181.A block diagram of a specially designed analog front-end circuit (referred to herein as a transceiver module) is shown in Fig. 22. This circuit includes preamplifiers 180 connected to each photodiode of the photodiode array 181 as a receiver. Switches 182, together with a switch control unit 183, facilitate the selection of the signals received by the respective photodiodes. All or a subset of the received signals is passed to a post-amplifier 184 and then passed through a filter 185 to a comparator 186. Means for distance detection are included in the present block diagram. To detect the distance, the echo signal received at the photodiodes 181 and emitted by the array of light emitting diodes 187 is monitored. When the echo signal exceeds a predetermined level, the light emitting diodes 187 are automatically turned off. This active safety lock is achieved by means of a peak signal detector 188 which is connected to the output of the preamplifiers 180 via a bus with n parallel lines. A control circuit 190 evaluates the received signal to detect strong echo signals. It then immediately switches the drivers 191 so that no more light is emitted. Together with a photo DC detector 189 and the switch control unit 183, the control circuit 190 enables automatic selection and/or combination of signals. This selection takes into account the actual signal strengths and/or the DC currents (the measure of the shot noise received from directed ambient light sources such as sunlight, desk lamps) of the photodiodes 181.

Die ganze analoge eingangsseitige Schaltung ist über eine Schnittstelleneinheit 192 (PCMCIA) mit dem Mikroprozessorbus 193 verbunden.The entire analog input circuit is connected to the microprocessor bus 193 via an interface unit 192 (PCMCIA).

Die optischen Sende-/Transceiver-Module und die hier vorgestellten erfindungsgemäßen Transceiver-Module sind für das Auge sichere optische Systeme und weisen mehrere zusätzliche Vorteile auf. Sie sind kompakt und eignen sich zur Integration in Rechner und andere Einheiten. Ein optisches Sende-/Transceiver-Modul gemäß der vorliegenden Erfindung lässt sich leicht an jeden beliebigen Notebook-Computer anschließen. Die Module sind durch ihre optimale, nahezu gleichmäßige Rundstrahlungscharakteristik gekennzeichnet, die sich in manchen Ausführungsformen umschalten lässt.The optical transmitter/transceiver modules and the transceiver modules according to the invention presented here are optical systems that are safe for the eye and have several additional advantages. They are compact and suitable for integration into computers and other devices. An optical transmitter/transceiver module according to the present invention can be easily connected to any notebook computer. The modules are characterized by their optimal, almost uniform omnidirectional radiation pattern, which can be switched in some embodiments.

Die Module ermöglichen die Verteilung und den Empfang der leistungsbegrenzten optischen Signale in wirksamer Weise, um eine höchstmögliche Übertragungsentfernung zu erreichen. Intensives, gerichtetes Umgebungslicht kann mittels einer analogen eingangsseitigen Schaltung unterdrückt werden, wie in Fig. 22 veranschaulicht ist. Die vorliegenden Module unterscheiden sich von herkömmlichen Sendern dahingehend, dass das Schrotrauschen insgesamt geringer ist, wodurch der Signalrauschabstand und der Übertragungsbereich verbessert werden. Außerdem brauchen die Transceiver-Module nicht ausgerichtet zu werden. Eine spezielle Ausführungsform vereinfacht zwei Übertragungsarten, nämlich die diffuse und/oder die Übertragung in Sichtverbindung.The modules enable the distribution and reception of power-limited optical signals in an efficient manner to achieve the highest possible transmission distance. Intense, directional ambient light can be analog input circuitry, as illustrated in Fig. 22. The present modules differ from conventional transmitters in that the overall shot noise is lower, thereby improving the signal-to-noise ratio and the transmission range. In addition, the transceiver modules do not need to be aligned. A special embodiment facilitates two types of transmission, namely diffuse and/or line-of-sight transmission.

Die vorliegenden Sende- und Transceiver-Module entsprechen den Vorschriften nach IEC 825-1. Die Erfüllung dieser Vorschriften lässt sich mit einer ausreichend erweiterten scheinbaren Quelle und/oder mit einer aktiven Sicherheitssperre erreichen, wenn der Kopf einer Person zu nah an die Strahlungsquelle gelangt. Wie vorstehend beschrieben wurde, kann dieser Sperrmechanismus auf der Erfassung des starken reflektierten Echosignals mit den Fotodioden des lichtabstrahlenden Transceiver-Moduls beruhen, das von einem in der Nähe befindlichen Objekt verursacht wird (Abstandserkennung).The present transmitter and transceiver modules comply with the standards of IEC 825-1. Compliance with these standards can be achieved with a sufficiently extended apparent source and/or with an active safety lock when a person's head comes too close to the radiation source. As described above, this lock mechanism can be based on the detection of the strong reflected echo signal with the photodiodes of the light-emitting transceiver module caused by a nearby object (distance detection).

Die vorliegende Erfindung stellt einen automatischen Mechanismus bereit, der dazu dient, den Einfall von intensivem gerichtetem Umgebungslicht (von Schreibtischleuchten, Fenstern, direktes Sonnenlicht) zu dämmen, um den Übertragungsbereich bei einer bestimmten Datenübertragungsgeschwindigkeit zu optimieren. Dieses Merkmal kann realisiert werden, indem man einzelne Fotodioden, die in verschiedene räumliche Richtungen weisen (Sektorbildung), selektiv kombiniert und auf diese Weise den höchstmöglichen Signalrauschabstand auswählt.The present invention provides an automatic mechanism for attenuating the incidence of intense directional ambient light (from desk lamps, windows, direct sunlight) to optimize the transmission range at a given data transmission rate. This feature can be realized by selectively combining individual photodiodes pointing in different spatial directions (sectoring) and thus selecting the highest possible signal-to-noise ratio.

Claims

1. A transceiver module for wireless data transmission and for use in conjunction with an optical transmitter/receiver module comprising a group of infrared light emitting diodes (187) and a group of photodiodes (181), the transceiver module comprising:

a. Amplifiers (180, 184) for amplifying signals received by the group of photodiodes of the optical transmitter/receiver module,

b. means (186) for detecting the information transmitted in the received signals,

c. Control means (191) for controlling the group of infrared light-emitting diodes of the optical transmitter/receiver module,

d. means (182, 183, 190) for actively selecting and individually combining the signals received by each photodiode of the group of photodiodes of the optical transmitter/receiver module,

e. means (188 to 191) for detecting distance by determining the strength of an echo signal, and wherein the group of infrared light emitting diodes of the optical transmitter/receiver module is switched off when the echo signal exceeds a predetermined limit.

2. Transceiver module according to claim 1, which is connected to the bus (193) of a computer via an interface means (192).