DE69425447T2

DE69425447T2 - Optischer sender und sende- und empfangsmodul zur drahtlosen datenübertragung

Info

Publication number: DE69425447T2
Application number: DE69425447T
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: 2009-09-10
Anticipated expiration: 2014-09-04
Also published as: CA2197916C; KR100256477B1; CN1081413C; PL320018A1; SG32472A1; EP0783808B1; WO1996008090A1; CN1159264A; EP0783808A1; PL175130B1; CA2197916A1; TW275729B; HUT76951A; US6424442B1; DE69425447D1; KR970705878A; CZ292638B6; RU2138912C1; JPH10500546A; BR9408606A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Übertragungs- und Sende- und Empfangsmodule für die optische Datenübertragung. Diese Module sind insbesondere für die Verwendung in infraroten Datenübertragungssystemen geeignet.
GRUNDLAGEN DER ERFINDUNG
Mit der schnell steigenden Anzahl von Arbeitsstationen und Arbeitsplatzrechnern (z. B. Tischrechner oder transportable Rechner) in allen Bereich des Geschäftslebens, der Verwaltung und der Fertigung gibt es auch einen steigenden Bedarf nach flexiblen und einfachen Verbindungen dieser Systeme untereinander. Ein ähnlicher Bedarf ist hinsichtlich des Anschlusses und der Verbindung peripherer Geräte, wie etwa Tastaturen, Rechnermäuse, Drucker, Plotter, Scanner, Anzeigegeräte usw. vorhanden. Die Verwendung von elektrischen Leitungsnetzwerken und Kabeln wird insbesondere mit der wachsenden Dichte der Systeme und peripheren Geräte und in den vielen Fällen problematisch, in denen der Standort von Systemen oder die Konfiguration von Untersystemen häufig geändert werden müssen. Es ist daher wünschenswert, drahtlose Kommunikationssysteme zum Verbinden derartiger Geräte und Systeme untereinander zu benutzen, um die Notwendigkeit elektrischer Kabelnetze zu beseitigen.
Insbesondere wurde während der letzten Jahre dem Einsatz optischer Signale zum Informationsaustausch zwischen Systemen und entfernten Geräten erhöhtes Interesse zu Teil. Der Vorteil derartiger drahtloser optischer Kommunikationssysteme besteht in dem Wegfall des größten Teiles der üblichen Verdrahtung. Im Hinblick auf drahtlose Hochfrequenzübertragung (HF) hat die optische drahtlose Infrarotübertragung (IR) die Vorteile, dass keine Kommunikationsregulierungen gelten und keine PTT- oder FCC-Lizenz erforderlich ist. Zusätzlich können keine Störungen durch elektromagnetische Interferenz und keine Interferenz durch andere Hochfrequenzkanäle auftreten, und die Strahlung ist auf einen Raum eingeschränkt, so dass eine bessere Datensicherheit als mit Hochfrequenzsystemen garantiert ist. Es gibt damit keine Interferenz mit ähnlichen Systemen, die eine Tür weiter arbeiten, und es wird ein höherer Grad von Datensicherheit erreicht, als ihn Hochfrequenzübertragung bieten kann. Im Gegensatz zu Hochfrequenzantennen sind die Abmessungen von Licht aussendenden Dioden (LED) und Fotodioden gewöhnlich geringer, was von besonderem Interesse ist, wenn tragbare Rechner konstruiert werden.
Die optischen Signale in derartigen Systemen könnten sich direkt zum optischen Empfänger des Empfangssystems ausbreiten, oder sie könnten die Empfänger indirekt nach Änderungen ihrer Ausbreitungsrichtung erreichen, die auf Vorgänge wie Reflexionen oder Streuung an Oberflächen zurückzuführen sind. Heute wird der erstere Fall in Andockstationen für transportable Rechner realisiert, wo die Datenübertragung zwischen einem optischen Sender und Empfänger erfolgt, die korrekt ausgerichtet sind und mit einem Abstand in der Größenordnung von cm beisammen liegen. Der letztere Fall ist für Anwendungen in einer Büroumgebung typisch, in der störungsfreie direkte Übertragung von optischen Signalen zwischen Sendern und Empfängern, die mehrere Meter voneinander entfernt sind, auf Grund von unvermeidlichen Störungen des direkten Übertragungsweges praktisch nicht durchführbar oder sogar unmöglich ist. Eine bekannte Verfahrensweise zum Erreichen eines höheren Grades an Flexibilität besteht darin, optische Signale vom Übertragungssystem an die Decke eines Büros abzustrahlen, wo sie reflektiert oder diffus gestreut werden. Damit wird die Strahlung in der Umgebung der Übertragungseinrichtung über eine bestimmte Zone verteilt. Die Verteilung der sich von der Decke ausbreitenden Lichtsignale hängt von vielen Einzelheiten ab, die für die bestimmte zu betrachtende Umgebung kennzeichnend sind. In diesem Zusammenhang ist jedoch hauptsächlich wichtig, dass der Übertragungsbereich, d. h. die Entfernung zwischen dem Übertragungssystem und dem Empfangssystem, auf einen beliebigen endlichen Wert eingeschränkt ist, der nachstehend als Übertragungsbereich bezeichnet wird, da der Energiefluss der übertragenen Strahlung mit wachsender Ausbreitungslänge abnimmt und die Empfindlichkeit des Empfängers auf Grund eines Endrauschverhältnisses begrenzt ist. Übliche bekannte Systeme, die bei optischen Leistungswerten arbeiten, die durch die Leistungsfähigkeit der Lichtquellen und Sicherheitsanforderungen für Lichteinwirkung begrenzt werden, haben bei Datenraten von 1 MBps Übertragungsbereiche von mehreren Metern aufzuweisen.
Entscheidende Parameter eines drahtlosen optischen Übertragungssystems sind die erreichbare Datenrate und der Abstand zwischen den Daten austauschenden Systemen. In einer Büroumgebung kann es notwendig sein, Daten über Entfernungen zu übertragen, die den Übertragungsbereich einer handelsüblichen optischen Übertragungseinrichtung überschreiten.
Es gibt mehrere Nachteile der heutigen drahtlosen optischen Datenübertragungssysteme. Erstens ist der Übertragungsbereich für den Einsatz in Umgebungen, wie etwa große Büroräume und Konferenzräume, nicht geeignet, und die Strahlungseigenschaften und der -bereich sind gewöhnlich nicht gleichförmig, so dass eine genaue Ausrichtung von Sender und Empfänger erforderlich ist.
Zusätzlich muss der Tatsache Rechnung getragen werden, dass in den meisten Umgebungen unvermeidliches Umgebungslicht vorhanden ist, wie etwa Tageslicht oder Licht von Lampen, das immer die optischen Detektoren erreicht, es sei denn, dass das System auf den Gebrauch in einer vollständig abgedunkelten Umgebung beschränkt ist. Unvermeidliches Umgebungslicht kann zu zeitabhängigen Signalen führen, beispielsweise Wechselstromsignalen von Lampen, und ist eine wichtige, in vielen praktischen Fällen die bestimmende Störungsquelle in dem optischen Empfänger. Damit beeinflusst das Umgebungslicht das Signal-/Rauschverhältnis des Empfängers und beeinflusst damit den Übertragungsbereich. Das Auftreten von unvermeidlichem Licht ist im Wesentlichen statistisch und oftmals schwer zu steuern, und seine Stärke kann sich drastisch verändern, wie es für Sonnenlicht oder Lampen offenkundig ist, die ein- und ausgeschaltet werden. Eine weitere realistische Wirkung, die das Signal-/Rauschverhältnis und damit den Übertragungsbereich statistisch beeinflusst, besteht in dem Auftreten von Hindernissen auf dem optischen Weg, die das Empfängersignal beeinflussen.
Eine erste Vorgehensweise, diesen Problemen zu begegnen, besteht darin, die Ausgabeleistung des Übertragungsmoduls zu erhöhen. Dies hat sich aus mehreren Gründen als nicht durchführbar erwiesen. Die Leistungsaufnahme derartiger Übertragungsmodule würde für den Einsatz in tragbaren Systemen, wie etwa beispielsweise in Notebook-Rechnern oder Taschenrechnern viel zu hoch sein. Der wichtigste Punkt im Hinblick auf die Entwicklung drahtloser optischer Systeme ist jedoch die optische Sicherheit. Es wird eingeschätzt, dass optische Strahlung für das Auge und die Haut eine Gefahr darstellen kann, wenn der Grad der Einwirkung hoch genug ist. Das Ausmaß der Gefahr hängt von einer Anzahl von Faktoren ab, zu welchen die Intensität der Einwirkung (Energie oder Leistung), die Einwirkzeit und die Wellenlänge zu zählen sind.
In der veröffentlichten PCT-Patentanmeldung WO 90/03 072 wird ein optisches Datenübertragungsmodul beschrieben. Es umfasst eine Gruppierung von Licht aussendenden Dioden, die innerhalb eines halbkugelförmigen Gehäuses auf regelmäßige Weise angeordnet sind.
US-Patentschrift 5 258 867 betrifft unterschiedliche Datenübertragungsmodule und insbesondere das Sammeln und Bündeln von Licht. In einigen Ausführungsformen wird ein Reflektor benutzt, der zum Sammeln eines Lichtstrahles dient, so dass mehr Licht gesammelt und in einen Fotoempfänger zugeleitet wird. Ein ähnlicher Reflektor kann auch benutzt werden, um Licht zu bündeln, das von einer Diode ausgesandt wird.
In dem Artikel „Optical Wireless: New Enabling Transmitter Technologies” von P. P. Smyth et al., IEEE International Conference an Communications '93, 23. bis 26. Mai 1993, Genf, Schweiz, Technical Programme, Conference Record, Bd. 1/3, S. 562–566, wurden Änderungen an vorhandenen Sicherheitsstandards für die Augen ebenso wie eine neue Art von Übertragungstechnologie erörtert. Diese neue Form von Übertragungstechnologie beruht auf der Idee, den Bereich der optischen Quelle zu vergrößern, um die Gefahr von Netzhautschäden zu vermindern. In diesem Artikel wird vorgeschlagen, beispielsweise ein von einem Rechner erzeugtes Phasenhologramm zu benutzen, um mehrere Strahlen zur Strahlformung aus einer einzelnen Laserdiodenquelle zu erhalten.
Diese Verfahrensweise ist ein erster Schritt in die richtige Richtung, aber das Problem des unzureichenden Übertragungsbereiches und ausreichender Augensicherheit ist noch nicht angesprochen und gelöst worden.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes optisches Übertragungsmodul bereitzustellen.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein optisches Übertragungsmodul mit geringen Abmessungen und optimalem Strahlungsmuster bereitzustellen.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein optisches Übertragungsmodul bereitzustellen, das die Sicherheitsstandards (IEC 825-1) erfüllt.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein optisches Übertragungsmodul mit umschaltbaren Strahlungsmuster bereitzustellen.
Die vorstehenden Aufgaben sind durch das Bereitstellen eines optischen Übertragungsmoduls erfüllt worden, wie er hier nachstehend beansprucht wird.
BESCHREIBUNG DER VERWENDETEN ZEICHNUNGEN UND BEZEICHNUNGEN
Die Erfindung wird nachstehend ausführlich unter Bezugnahme auf die folgenden Zeichnungen beschrieben:
1 zeigt einen schematischen Querschnitt eines optischen Übertragungsmoduls nach der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt drei verschiedene regelmäßige und symmetrische Anordnungen von Licht aussendenden Dioden.
3 zeigt einen schematischen Querschnitt eines optischen Übertragungsmoduls nach der vorliegenden Erfindung.
4 zeigt einen schematischen Querschnitt eines optischen Übertragungsmoduls nach der vorliegenden Erfindung.
5 zeigt einen schematischen Querschnitt eines optischen Übertragungsmoduls nach der vorliegenden Erfindung.
6A ist eine Querschnittsansicht eines kuppelförmigen Gehäuses.
6B ist eine Querschnittsansicht eines kuppelförmigen Gehäuses.
7 zeigt einen schematischen Querschnitt eines optischen Übertragungsmoduls nach der vorliegenden Erfindung.
8 ist eine schematische Draufsicht eines optischen Übertragungsmoduls nach der vorliegenden Erfindung.
9 ist eine schematische Draufsicht eines optischen Übertragungsmoduls nach der vorliegenden Erfindung.
10 zeigt einen schematischen Querschnitt eines optischen Übertragungsmoduls nach der vorliegenden Erfindung.
11 zeigt einen schematischen Querschnitt eines optischen Übertragungsmoduls nach der vorliegenden Erfindung.
12 zeigt einen schematischen Querschnitt eines optischen Übertragungsmoduls mit umschaltbaren Strahlungsmuster nach der vorliegenden Erfindung.
13A ist eine schematische Draufsicht des optischen Übertragungsmoduls mit umschaltbaren Strahlungsmuster, wie er in 12 veranschaulicht wird.
13B ist eine schematische Draufsicht des optischen Übertragungsmoduls mit umschaltbarem Strahlungsmuster, wie er in 12 veranschaulicht wird.
13C ist eine schematische Draufsicht des optischen Übertragungsmoduls mit umschaltbarem Strahlungsmuster, wie er in 12 veranschaulicht wird.
14 zeigt einen schematischen Querschnitt eines optischen Sende- und Empfangsmoduls nach der vorliegenden Erfindung.
15A zeigt einen schematischen Querschnitt eines optischen Sende- und Empfangsmoduls nach der vorliegenden Erfindung.
15B ist eine schematische Draufsicht des Empfängerteiles des optischen Sende- und Empfangsmoduls, der in 15A veranschaulicht wird.
16 zeigt einen schematischen Querschnitt eines optischen Sende- und Empfangsmoduls nach der vorliegenden Erfindung.
17A zeigt einen schematischen Querschnitt eines optischen Übertragungsmoduls mit umschaltbarem Strahlungsmuster nach der vorliegenden Erfindung.
17B ist eine schematische Draufsicht des Gehäuses und Reflektorringes des optischen Sende- und Empfangsmoduls, der in 17A veranschaulicht wird.
18A zeigt einen schematischen Querschnitt eines optischen Übertragungsmoduls mit umschaltbarem Strahlungsmuster nach der vorliegenden Erfindung.
18B ist eine schematische Draufsicht des Gehäuses und Reflektorringes des optischen Sende- und Empfangsmoduls, der in 18A veranschaulicht wird.
19A zeigt eine schematische Ansicht einer Befestigungsplatte zum Anbringen eines optischen Übertragungs-/Sende- und Empfangsmoduls mit umschaltbarem Strahlungsmuster nach der vorliegenden Erfindung.
19B ist eine schematische Ansicht der Befestigungsplatte von 19A in geneigter Lage.
20 zeigt einen schematischen Querschnitt eines optischen Übertragungsmoduls mit umschaltbarem Strahlungsmuster nach der vorliegenden Erfindung.
21A zeigt einen Notebook-Rechner mit einem optischen Übertragungsmodul oder Sende- und Empfangsmodul, der an ihm angebracht ist.
21B zeigt einen Notebook-Rechner mit einem integrierten optischen Übertragungs- oder Sende- und Übertragungsmodul.
ALLGEMEINE BESCHREIBUNG
Angesichts des Vorstehenden ist es in hohem Maße wünschenswert, dass drahtlose optische Übertragungsmodule die folgenden Kriterien einhalten:

1. höchstmögliche Sicherheitsstufen für die Augen;
2. optimale Quellenabstrahlungsmuster, die das in seiner Intensität begrenzte optische Signal auf wirksame Weise verbreiten, um maximale Übertragungsentfernung bei minimalem dynamischen Bereich zu erhalten. Dies ist von besonderem Interesse, wenn ein optisches Übertragungsmodul in üblichen Büroumgebungen benutzt wird (niedrige Decke, diffuser Ausbreitungsmodus).
3. kein Bedarf nach Ausrichtung von Sendern und Empfängern;
4. für Umgebungen mit einer sehr hohen Decke mit schlechten (oder nicht vorhandenen) Reflexionseigenschaften (Gebäude mit Atrium, große Hörsäle, Freiluftumgebung) die Möglichkeit, sich auf die Ausbreitung auf Sicht (LOS) zu verlassen, ohne dass die Notwendigkeit des Ausrichtens der Sende- und Empfangsmodule besteht.

In Verbindung mit 1 wird der grundlegende Entwurf eines Übertragungsmoduls nach der vorliegenden Erfindung beschrieben. Wie in dieser Figur veranschaulicht, umfasst ein derartiges Übertragungsmodul eine Gruppierung von Licht aussendenden Dioden 11, die auf regelmäßige und symmetrische Weise angeordnet sind. Um die Dioden 11 in der richtigen Lage zu befestigen, wird eine Befestigungsplatte 10 benutzt. Die Gruppierung der Licht aussendenden Dioden 11 befindet sich in einem kuppelförmigen Gehäuse 12. Im vorliegenden Beispiel besteht dieses kuppelförmige Gehäuse 12 aus einem langen zylindrischen Rohr mit einem zur Kuppel ausgebildeten Endstück. Dieses Gehäuse 12 ist mindestens teilweise durchsichtig. Zusätzlich umfasst es Streumittel, um eine scheinbare Vergrößerung der Quelle zu bewirken. Streumittel können auf unterschiedliche Weisen realisiert werden. Das Gehäuse 12 könnte beispielsweise aus einem Kunststoffmaterial bestehen, das verteilte Partikel mit hohem Brechungsindex umfasst, so dass mindestens ein Teil des Gehäuses als Streumittel dient. In einer anderen Ausführungsform kann die Streuung der von den Licht aussendenden Dioden 11 ausgesandten Lichtstrahlen mit Hilfe eines Gehäuses 12 erreicht werden, das eine geriffelte Oberfläche hat. Ein Plexiglasgehäuse, das mit Glasteilchen (Größe zwischen 100 und 150 Mikrometer) sandgestrahlt worden ist, bietet achsenbezogen eine vierfache Leistungsherabsetzung mit einer Vergrößerung des Halbwertwinkels (es sind Stanley-LEDs DN305 verwendet worden) von 7,5° auf 10° (senkrechter Lichteinfall am Streumittel). Andere Streumittel werden in Verbindung mit den folgenden Ausführungsformen beschrieben. In Abhängigkeit von der Rauhigkeit der Streuoberfläche oder von der Anzahl und Größe der in dem Streugehäuse eingebauten Partikel kann entweder ein vollständiges oder ein teilweises Streumittel erreicht werden. Die Verwendung eines derartigen vollständigen Streumittels führt zu einer Lambert-Quelle.
In Abhängigkeit von der Symmetrie der Konfiguration und dem Erhebungswinkel der Licht aussendenden Dioden, dem Strahlungswinkel der Dioden, der Form des Gehäuses, dem Streumittel und ihrem Standort in Bezug aufeinander in dem Gehäuse können unterschiedliche Strahlungsmuster erreicht werden. In 2 werden Draufsichten von drei beispielhaften Diodenanordnungen gezeigt. Die Befestigungsplatte 20 auf der linken Seite von 2 trägt nur drei Licht aussendende Dioden 21, die in Form eines Dreieckes angeordnet sind. Die Befestigungsplatte 22 trägt vier regelmäßig angeordnete Dioden 23, und die Befestigungsplatte 24 trägt acht Licht aussendende Dioden 25. Diese acht Dioden 25 sind kreisförmig angeordnet. Es ist aus diesen drei Beispielen offenkundig, dass jegliche Art von symmetrischer und regelmäßiger Anordnung von Licht aussendenden Dioden in Verbindung mit einem geeigneten Gehäuse und Streumittel dazu geeignet ist, einen hohen Grad von Augensicherheit und ein optimales Quellenabstrahlmuster zu erreichen.
Ehe andere Ausführungsformen beschrieben werden, werden hinsichtlich der Licht aussendenden Dioden weitere Einzelheiten dargelegt. Die hier gezeigten Licht aussendenden Dioden sind handelsüblich verfügbare Dioden, die in einem kleinen, handelsüblichen Kunststoffgehäuse eingekapselt sind. Derartige Dioden sind in Kunststoffgehäusen mit unterschiedlicher Größe, unterschiedlichem Material und mit verschiedenen Strahlungsmustern und -winkeln verfügbar. Beispielsweise sind Licht aussendende Dioden DN305 und DN304 von Stanley gut geeignet. Es ist offensichtlich, dass die vorliegende Erfindung nicht auf den Einsatz von einzelnen Dioden beschränkt ist, von denen jede in ihren eigenen Gehäuse eingekapselt ist. Unter bestimmten Umständen könnte es vorteilhaft sein, eine Gruppierung von Dioden zu benutzen, wobei alle zusammen in einem gemeinsamen Gehäuse verkapselt oder eingeschlossen sind. Es ist weiterhin vorstellbar, entweder getrennte Licht aussendende Dioden oder eine Gruppierung von Licht aussendenden Dioden zu verwenden, die auf ein gemeinsames Substrat ohne Gehäuse aufgewachsen sind.
Das kuppelförmige Gehäuse, in dem diese Dioden angeordnet sein werden, ersetzt dann das eigene Gehäuse der Diode und dient zum Schutze dieser Dioden.
In 3 wird ein weiteres optisches Übertragungsmodul nach der vorliegenden Erfindung gezeigt. Dieses Modul umfasst eine Befestigungsplatte 30, auf der Licht aussendende Dioden 31 regelmäßig und symmetrisch angeordnet sind. Die Befestigungsplatte 30 hat geneigte Oberflächen, und die Dioden 31 sind darauf befestigt, so dass sie in Richtung auf die Mittelachse des zylindrischen Gehäuses 32 weisen. Das Streumittel ist im Gehäuse eingebaut, z. B. mit Hilfe von verteilten Partikeln.
In der nächsten Ausführungsform, die in 4 veranschaulicht ist, wird ein von einem Rechner erzeugtes Phasenhologramm 43 benutzt, um eine geeignete Strahlform zu erreichen. Dieses Hologramm ist in dem zylindrischen Gehäuse 42 angeordnet, das die Gruppierung von Licht aussendenden Dioden 41 abdeckt, die auf einer Befestigungsplatte 40 untergebracht sind.
In 5 wird ein optisches Übertragungsmodul mit kuppelförmigem Gehäuse 52 gezeigt. Dieses Modul umfasst weiterhin eine Befestigungsplatte 50, die eine Gruppierung von Lichtaussendenden Dioden 51 trägt. Ein Teil des Gehäuses 52 umfasst eine vollständige Streumitteloberfläche 53, um eine Streuung der durch die Dioden 51 ausgesandten Lichtstrahlen zu erreichen. Gleiche Ergebnisse können mit Hilfe eines Schachbrett-Streumittelmusters erreicht werden, mit dem das Gehäuse versehen wird. Wenn sich die Streumitteloberfläche an der Innenseite des Gehäuses 52 befindet, kann eine Verunreinigung des Streumittels durch fettige Finger oder Staub verhindert werden. Verschiedene Streuungsgrade können durch Verändern der Rauhigkeit der Streumitteloberfläche erzielt werden, indem das Schachbrettmuster verändert wird oder indem die Streumitteloberfläche an der Innenseite und der Außenseite des Gehäuses angebracht wird. Die erforderliche Oberflächenrauhigkeit kann durch Sandstrahlen oder Ätzen der Form für das Pressen des Kunststoffgehäuses erzielt werden. Im Falle eines Kunststoffgehäuses, das verteilte Partikel umfasst, kann der Streugrad durch Einbetten von Partikeln mit unterschiedlicher Größe und/oder Form verändert werden.
Andere kuppelförmige Gehäuse 60 und 61 sind in 6A und 6B schematisch veranschaulicht.
Das optische Übertragungsmodul, das in 7 gegeben ist, umfasst eine ebene Befestigungsplatte 70, auf der handelsübliche Licht aussendende Dioden 71 angeordnet sind. Die Anschluss-Stifte dieser Dioden sind abgewinkelt, so dass die Dioden Licht in Richtung der Mittelachse 74 des kuppelförmigen Gehäuses 72 aussenden. Diese Anordnung ist in Anwendungen vorteilhaft, in denen der Platz beschränkt ist und das gesamte Übertragungsmodul klein sein sollte. Es ist festgestellt worden, dass der Neigungswinkel der Dioden, d. h. der Winkel zwischen einer Ebene, die rechtwinklig zu der Mittelachse 74 des kuppelförmigen Gehäuses 72 und der Mittelachse 75 des Strahlungskegels der Dioden angeordnet ist, vorzugsweise zwischen 5° und 80° und insbesondere zwischen 20° und 40° liegen sollte. Der optimale Winkel zwischen der Mittelachse einer LED und der Befestigungsplatte beträgt, insofern der Gebrauch in den hier beschriebenen und beanspruchten Modulen betroffen ist, etwa 25°. Der Winkel von 25° führt in Büros mit niedrigen Decken (2,5 bis 3,5 m) zu einem maximalen Streubereich.
Eine weitere Konfiguration ist in 8 veranschaulicht. In dieser Ausführungsform sind acht Licht aussendende Dioden 81, von denen jede ihr eigenes Gehäuse hat, kreisförmig und regelmäßig auf einer Befestigungsplatte 80 angeordnet, so dass in Bezug auf die Mittelachse 83 des Moduls Licht radial ausgestrahlt wird. Licht aussendende Schmalstrahldioden mit einem Erhebungswinkel von annähernd 25° sind für den Einsatz in dieser Ausführungsform gut geeignet.
Eine ähnliche sternförmige Konfiguration mit acht Dioden ist in 9 gezeigt. In dieser Ausführungsform sind die von einer Befestigungsplatte 90 getragenen Dioden 91 auf die Mittelachse des Gehäuses gerichtet. Auf der linken Seite dieser Figur wird ein Gehäuse mit einer vollständigen Streumitteloberfläche 93 gezeigt. Vollständiges Streumittel bedeutet, dass die geriffelte Oberfläche den gesamten Querschnitt des Strahles abdeckt. Das Streumittel kann stark (wobei es eine Lambert-Quelle erzeugt) oder schwach sein (wobei es zusätzliche Zerstreuung des Strahles bewirkt, um die Sicherheit für die Augen zu verbessern). Diese vollständige Streumitteloberfläche wird an der inneren Oberfläche des kuppelförmigen Gehäuses realisiert. Das jeweilige, vom Streumittel 93 erhaltene Strahlungsmuster wird daneben veranschaulicht. Auf der rechten Seite wird eine schematische Skizze eines kuppelförmigen Gehäuses gezeigt, das ein Schachbrett-Streumittelmuster 92 umfasst, das als Streumittel dient. Das jeweilige Strahlungsmuster wird neben dieser Skizze angezeigt. Wie schematisch veranschaulicht, geht ein Teil des Lichtes im Wesentlichen ungehindert durch das Streumittel hindurch, und die verbleibenden Lichtstrahlen werden gestreut. Ein derartiges Schachbrettmuster könnte beispielsweise durch Bohren von Löchern in das Gehäuse oder durch Verwendung einer geeigneten Maske beim Sandstrahlvorgang realisiert werden.
Ein optisches Übertragungsmodul mit kuppelförmigem Gehäuse 102, Streumittel 103 und einem zusätzlichen ringförmigen, in das Gehäuse integrierten Prismenteil 104 wird in 10 veranschaulicht. Wie mit Hilfe von gestrichelten Linien dargestellt, beugt dieser Prismenring 104 einen Teil der Strahlenergie, der mit Δ bezeichnet wird, (nach unten) in waagerechter Richtung. Der verbleibende Anteil wird direkt durch Streumittel 103 ausgesandt. Der Prismenring 104 verbessert die Kommunikation auf dem Sichtwege.
Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird in 11 gezeigt. Das in dieser Figur veranschaulichte Modul umfasst eine Befestigungsplatte 110, auf der eine Gruppierung von Licht aussendenden Dioden 111 untergebracht ist. Diese Dioden 111 sind in Bezug auf die Befestigungsplatte 110 geneigt und senden Licht radial aus. Das kuppelförmige Gehäuse 112 umfasst einen Reflektorring 114 an der inneren Oberfläche und Streumittel 113. Dieser Reflektorring reflektiert mindestens einen Teil des von den Dioden 111 ausgesandten Lichtstrahles nach oben, ehe die Strahlen durch das Streumittel 113 gehen.
Eine Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform wird in 12 gezeigt. In dieser Figur wird ein optisches Modul gezeigt, das es gestattet, das Strahlungsmuster umzuschalten, wie es in 13A bis 13C veranschaulicht wird. Der Zweck der Strahlumschaltung besteht darin, entweder ein Strahlungsmuster (z. B. 25°) zu haben, das einen maximalen allseitigen Bereich (siehe 13A und B) oder einen maximalen Bereich in einer bestimmten Richtung (siehe 13C) ergibt. Dieses umschaltbare Modul umfasst eine Befestigungsplatte 120, auf der eine Gruppierung von Dioden 121 befestigt ist. Die Dioden sind in einem kuppelförmigen Gehäuse 122 angeordnet, das Streumittel 123, Reflektormittel 124, nach oben ablenkende Prismen 125 und nach unten ablenkende Prismen 126 zeigt, beide mit aufgerauhten Oberflächen. Die Betriebsarten dieses umschaltbaren Moduls werden in Verbindung mit 13A bis 13C beschrieben. In diesen Figuren sind Draufsichten des Moduls gegeben. Wie in 13A gezeigt, umfasst das Gehäuse 122 entlang seiner inneren Oberfläche 130 eine Reihe von Reflektormitteln 124 und Ablenkprismen 125, 126. Aus Gründen der Vereinfachung werden die Reflektormittel 124 durch eine dicke Linie angezeigt. Das Umschalten des Strahlungsmusters kann dadurch erreicht werden, dass das Gehäuse mit Reflektoren 124 und Ablenkprismen 125, 126 in Bezug auf und rund um die Mittelachse der Gruppierung von Licht aussendenden Dioden 121 gedreht werden kann. Die Ablenkwinkel (waagerechte Ebene) legen die gewünschte reflektierte Strahlrichtung fest. Die Lage des Markierungspfeiles 132 (auf dem sich drehenden Gehäuse 122) in Bezug auf die (festen) Symbole 134 zeigt das ausgewählte Strahlungsmuster an. Wenn die Markierung 132 auf das Symbol „leerer Kreis” zeigt, sendet das Modul Licht mit einem Erhebungswinkel α von annähernd 25° in alle Richtungen aus, d. h. in dieser Betriebsart dient das Modul als allseitig gerichtete Antenne mit maximalem Übertragungsbereich und ist für geringes Umgebungslicht geeignet. Diese Position wiederholt sich alle 45°.
Markierung 132 auf dem Symbol „voller Kreis”, siehe 13B zeigt einen Strahlerhebungswinkel von annähernd 30° bis 40° für erhöhte allseitige Energiedichte in der Nachbarschaft des Moduls in Umgebungen mit starken Umgebungslicht an. Diese Position wiederholt sich alle 45°. In dem in 13C gezeigten Beispiel zeigt der Zeiger 132 auf das Symbol „Pfeil”. Dies zeigt die ausgewählte Strahlrichtung für mehr gerichteten Bereich an. Die Strahlen innerhalb des Gehäuses werden mit Hilfe von gestrichelten Pfeilen angezeigt. Acht unterschiedliche Strahlungsrichtungen können in Schritten von 45° gewählt werden.
In 14 bis 16 werden optische Sende- und Empfangsmodule nach der vorliegenden Erfindung gezeigt. Die in 14 gezeigte Ausführungsform beruht auf dem in 3 veranschaulichten Modul. Diese Modul umfasst zusätzlich zum Sendeteil einen Empfänger. Der Empfänger hat vier Fotodioden 143, die unterhalb der Befestigungsplatte 140 angeordnet sind. Diese Fotodioden sind geneigt und weisen in unterschiedliche Richtungen, um Licht von überall her rund um das Modul zu empfangen. Die Ausrichtung und Konfiguration dieser Fotodioden hängt vom Sichtfeld jeder Diode und auch von der Form des Gehäuses und der Lage innerhalb des Gehäuses ab. Die Fotodioden werden durch ein dünnes Drahtnetz 145 geschützt, das als Faraday'scher Käfig dient, um elektromagnetische Störungen zu vermindern. In der vorliegenden Ausführungsform ist dieses Drahtnetz 145 in dem kuppelförmigen Gehäuse 142 eingebaut. In diesem Modul befindet sich unterhalb der Fotodioden 143 ein Substrat 144 für elektronische Schaltungen in SMD-Technik. Dieses Substrat 144 könnte Vorverstärker, LED-Treiber oder vollständige Analogchips tragen, wenn dies der Platz zulässt.
In der nächsten Ausführungsform, die in 15 gezeigt wird, befindet sich das Empfängerteil oberhalb des Sendeteiles, d. h. oberhalb der von einer Befestigungsplatte 150 getragenen Licht aussendenden Dioden. Der Empfänger umfasst eine Gruppierung von fünf Fotodioden 153, von denen alle so angeordnet sind, dass Licht aus allen Richtungen empfangen wird. Diese Fotodioden sind durch ein Drahtnetz 155 geschützt, das in dem kuppelförmigen Abschlussteil des Gehäuses 152 eingebaut ist. Ein Substrat 154 mit elektronischer Schaltung befindet sich unterhalb dieser Fotodioden 153. Das Empfängerteil ist von dem Sender durch einen Reflektor 156 getrennt. In 15B wird eine schematische Draufsicht des Empfängerteiles gezeigt.
Ein weiteres optisches Sende- und Empfangsmodul wird in 16 veranschaulicht. Dieses Modul beruht auf dem Übertragungsmodul, das in 7 gezeigt wird und unterscheidet sich darin, dass in dem gleichen Gehäuse 162 ein Empfänger untergebracht ist. Dieser Empfänger umfasst eine Gruppierung von Fotodioden 161, die auf einer Befestigungsplatte 160 angebracht sind. Der Empfänger ist so angeordnet, dass die von den Licht aussendenden Dioden ausgesandten Strahlen durch das Gehäuse und das Streumittel im Wesentlichen ungehindert hindurch gehen. Licht aussendende Schmalstrahldioden mit einem Erhebungswinkel von annähernd 25° sind für den Einsatz in dieser Ausführungsform gut geeignet. Module mit einer sternförmigen Gruppierung von 3 bis 6 Fotodioden bei einem Erhebungswinkel von 30° bis 45° wiesen gute Ergebnisse auf.
Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird in 17A und 17B veranschaulicht. Gezeigt wird ein Querschnitt und eine Draufsicht auf ein Modul mit umschaltbarem Strahlungsmuster. Die Gruppierung der Licht aussendenden Dioden 201 befindet sich auf einer Befestigungsplatte 203. Die Licht aussendenden Dioden 201 sind symmetrisch unterhalb eines kuppelförmigen Streumittelgehäuses 200 angeordnet. Wenn sich dieses Gehäuse in Position 1 (Pos. 1) in Bezug auf die Licht aussendenden Dioden 201 (siehe rechte Seite von 17A und 17B) befindet, wird das Licht senkrecht durch das Gehäuse 200 ausgesandt. In Abhängigkeit davon, ob dieser Teil des Gehäuses als Streumittel eingerichtet ist, wird das Strahlungsmuster fokussiert oder gestreut. Das Gehäuse 200 umfasst einen Reflektorring 202. Wenn das Gehäuse 200 oder der Reflektorring 202 in Bezug auf die Dioden 201 (Pos. 2 auf der linken Seite der 17A und 17B) gedreht werden, werden die von den Dioden ausgesandten Lichtstrahlen in Richtung der seitlichen Facette des Gehäuses 200 reflektiert. Diese seitliche Facette umfasst gewöhnlich Streumittel, um eine Verbreiterung des Strahles zu erreichen. Es wird in 17B gezeigt, dass der Reflektorring 202 als Ring mit mehreren ,Zungen' ausgebildet sein könnte. Der Reflektorring 202 kann unter Verwendung eines dünnen Metalls gefertigt werden, das geprägt oder gestanzt wird. In dem in 17A und 17B gegebenen Beispiel gestattet eine Drehung um 22,5° das Umschalten von Position 1 in Position 2.
Ein weiterer Entwurf eines optischen Übertragungsmoduls mit umschaltbarem Strahlungsmuster wird in 18A und 18B veranschaulicht. Dieses Modul umfasst eine Gruppierung von Licht aussendenden Dioden 211, die in Durchgangslöchern oder Vertiefungen einer Befestigungsplatte 210 untergebracht sind. Die Dioden 211 werden durch ein kuppelförmiges Streumittelgehäuse 210 abgedeckt. Ein Reflektorring 212 ist in dem Gehäuse 210 eingebaut. Dieser Ring 212 umfasst Zungen oder Ausleger, die so gebogen sind, dass der von den Dioden ausgesandte Lichtstrahl in Richtung der Seitenwände des Streumittelgehäuses 210 reflektiert wird (siehe Position 2 auf der linken Seite von 18A und 18B). Wenn das Gehäuse mit dem Reflektorring gedreht wird, so dass die Dioden 211 sich nicht unterhalb der reflektierenden Zungen oder Ausleger des Ringes 212 befinden, werden die Lichtstrahlen in Bezug auf die Befestigungsplatte 213 senkrecht ausgesandt (siehe Position 1 auf der rechten Seite von 18A und 18B).
In 19A und 19B wird eine Vorrichtung zum Befestigen eines Moduls 220 mit umschaltbarem Strahlungsmuster gezeigt. In 19A befinden sich das Gehäuse und der Reflektorring in Position 2, d. h., der Lichtstrahl wird allseitig ausgesandt, und der Sender strahlt so ab, wie es durch die Pfeile angezeigt wird. In 19B ist die Vorrichtung 211 mit dem Modul 220 geöffnet, und das Modul befindet sich in Position 1, d. h., es strahlt Licht im rechten Winkel zur Befestigungsplatte der Dioden ab. Diese Vorrichtung 221 gestattet Kommunikation in direkter Sicht, wenn sich das Modul in Position 1 befindet und in Richtung eines entfernten Empfängers weist.
Eine weitere Konfiguration eines umschaltbaren Übertragungsmoduls wird in 20 gezeigt. In dieser Ausführungsform sind die Mittelachsen der Dioden 221 in Bezug auf die Befestigungsplatte 223 um etwa 25° geneigt. Wenn sich das kuppelförmige Gehäuse 220 in Position 1 befindet (siehe rechte Seite von 20), gehen die Lichtstrahlen wie angezeigt durch das Gehäuse hindurch. In Position 2 ist vor den Licht aussendenden Dioden 221 ein Reflektor 222 angeordnet, und der Lichtstrahl wird nach oben reflektiert (siehe 20 auf der linken Seite). In dem vorliegenden Beispiel besteht der Reflektor 222 aus einer dünnen Metallplatte, die einen Neigungswinkel von ungefähr 58° hat. Die Reflektoren können von einem Metallring getragen werden, der im Gehäuse 220 eingebaut oder an ihm befestigt ist.
Der in 17, 18 und 20 gezeigte Reflektorring könnte durch einen Prismenring ersetzt werden. Dies ist ein Ring, der aus Kunststoff bestehen könnte und der eine Reihe von Prismen trägt, die so geformt und angeordnet sind, dass in Abhängigkeit von der Position dieses Prismenringes in Bezug auf die Licht aussendenden Dioden unterschiedliche Strahlausbreitungsmuster erzielt werden. Dieser Prismenring könnte ein zu dem kuppelförmigen Gehäuse gehörendes Bauteil sein. Es sind unterschiedliche Vorgehensweisen vorstellbar, bei denen entweder das den Prismen- oder Reflektorring tragende Gehäuse in Bezug auf die Position der Dioden gedreht wird oder bei denen der Ring als solcher in Bezug auf das Gehäuse und die Dioden gedreht wird, oder die Dioden selbst gedreht werden.
Die Reflektoren in 11 und 12 könnten durch einen Metallring ersetzt werden, der ,Zungen' oder Ausleger trägt, wie sie in Verbindung mit 17, 18 und 20 beschrieben werden. Der einzige Unterschied in Bezug auf ein umschaltbares Modul würde darin bestehen, dass dieser Metallring dann feststehen würde (nicht drehbar).
Zwei unterschiedliche Einbau- oder Befestigungsschemata des vorliegenden Übertragungs- und Sende- und Empfangsmoduls für Notebook-Rechner sind in 21A und 21B veranschaulicht. Das hier beschriebene optische Übertragungs- oder Sende- und Empfangsmodul sollte im Nahbereich frei sein von Hindernissen durch Gehäuse oder Bildschirmanzeige des Rechners, an dem es befestigt ist oder in den es eingebaut ist. In 21A wird ein Notebook-Rechner 170 mit abnehmbarem optischen Übertragungs-/Sende- und Empfangsmodul 171 gezeigt. Dieses Modul 171 ist mit einem Magneten oder einem Klettband-Clip 172 an dem Rechner 170 befestigt. Ein Kabel 173 verbindet das Modul 171 mit einer Schnittstellenkarte, die in einen der Rechnersteckplätze eingesteckt worden ist. In 21B wird ein Rechner 174 mit einem eingebautem Modul 175 gezeigt. Dieses Modul ist in die Anzeige eingebaut, und alle elektrischen Verbindungen und die jeweilige Schnittstellenschaltung befinden sich im Inneren des Rechners. Dieses Modul 175 kann abnehmbar sein.
Die hier vorgelegten optischen Übertragungsmodule und Sende- und Empfangsmodule sind augensichere optische Systeme und haben mehrere zusätzliche Vorzüge. Sie sind kompakt und zum Einbau in Rechner und andere Geräte geeignet. Ein Modul nach der vorliegenden Erfindung kann leicht an jedem beliebigen Notebook-Rechner angebracht werden. Die Module sind durch ihre optimale, nahezu gleichförmige kreisförmige Abstrahlcharakteristik gekennzeichnet, die in einigen Ausführungsformen umgeschaltet werden kann. Die Module gestatten es, das in seiner Intensität begrenzte optische Signal auf wirksame Weise zu verteilen und zu empfangen, um eine maximale Übertragungsstrecke zu erreichen. Mit Hilfe eines analogen Vorsatzes, wie es in 18 veranschaulicht wird, kann stark gerichtetes Umgebungslicht unterdrückt werden. Die vorliegenden Module unterscheiden sich von handelsüblichen Übertragungseinrichtungen dadurch, dass insgesamt weniger Schrotrauschen auftritt, wodurch das Rauschverhältnis und der Übertragungsbereich verbessert werden. Zusätzlich besteht kein Bedarf zum Ausrichten der Sende- und Empfangsmodule. Eine spezielle Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ermöglich zwei Übertragungsmodi, nämlich diffuse oder Kommunikation auf direkte Sicht.
Die vorliegenden Übertragungs- und Sende- und Empfangsmodule erfüllen die Bestimmungen von IEC 825-1. Dies kann mit einer scheinbar stark genug erweiterten Quelle und/oder mit einer aktiven Sicherheitsverriegelung erreicht werden, die die Strahlung abschaltet, wenn der Kopf einer Person zu nahe an den Sender herankommt. Wie vorstehend beschrieben, könnte dieser Verriegelungsmechanismus auf dem Abtasten des starken, reflektierten Echosignals, das durch ein in der Nähe befindliches Objekt ausgelöst wird (Näherungserkennung), mit den Fotodioden des aussendenden Sende- und Empfangsmoduls beruhen.
Die vorliegende Erfindung stellt einen automatischen Mechanismus bereit, um stark gerichtetes Umgebungslicht (von Schreibtischlampen, Fenstern, direktem Sonnenlicht) zu unterdrücken, um den Übertragungsbereich für eine gegebene Datenrate zu optimieren. Dieses Merkmal kann durch das wahlweise Kombinieren von einzelnen Fotodioden erfolgen, die in unterschiedliche räumliche Richtungen zeigen (Sektorisierung), wodurch das maximal mögliche Rauschverhältnis ausgewählt wird.

Claims

Optisches Datenübertragungsmodul (171, 175), das Folgendes umfasst: eine Gruppierung von infrarotes Licht aussendenden Dioden (51), die in einer regelmäßigen und vorzugsweise symmetrischen Weise angeordnet sind und die entweder einzeln oder gemeinsam adressierbar sind, und ein kuppelförmiges Gehäuse (52), das einen Hohlraum bildet, wobei das Modul dadurch gekennzeichnet ist, dass die Gruppierung sich innerhalb der Hohlraumes befindet, und das kuppelförmige Gehäuse (52) Streumittel umfasst, so dass infrarotes Licht von der Gruppierung innerhalb des Hohlraumes über das Streumittel ausgesandt wird, das für eine scheinbare Vergrößerung der Quelle sorgt.
Modul nach Anspruch 1, wobei die Licht aussendenden Dioden der Gruppierung (11; 201) auf einer Befestigungsplatte (10; 203) angeordnet sind, so dass die Hauptstrahlungsachse der Dioden annähernd parallel zur Mittelachse des kuppelförmigen Gehäuses (12; 200) verläuft.
Modul nach Anspruch 1, wobei die Licht aussendenden Dioden der Gruppierung (31; 41; 51; 71; 81; 91; 101; 111; 121; 221) auf eine Befestigungsplatte (30; 40; 50; 70; 80; 90; 100; 110; 120; 140; 150; 223) so angeordnet sind, dass die Hauptstrahlungsachse der Dioden in Bezug auf die Mittelachse des kuppelförmigen Gehäuses (32; 42; 52; 60; 61; 72; 102; 112; 122; 142; 152; 162; 220) geneigt ist.
Modul nach Anspruch 3, wobei die Licht aussendenden Dioden (31; 41; 51; 71; 91; 101) so angeordnet sind, dass sie in Richtung auf die Mittelachse weisen.
Modul nach Anspruch 3, wobei die Licht aussendenden Dioden (81; 111; 121; 221) so angeordnet sind, dass sie in Bezug auf die Mittelachse radial nach außen gerichtet sind.
Modul nach einem beliebigen der vorstehenden Ansprüche, wobei das kuppelförmige Gehäuse (42) ein Phasenhologramm (43) umfasst, das als Strahlformer dient und innerhalb des Gehäuses angeordnet ist.
Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das kuppelförmige Gehäuse (52) verteilte Partikel mit hohem Brechungsindex umfasst, die als Streumittel (53) dienen.
Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das kuppelförmige Gehäuse an der inneren und/oder der äußeren Oberfläche eine geriffelte Oberfläche (93) umfasst, die als Streumittel dient.
Modul nach Anspruch 8, wobei die geriffelte Oberfläche einen Rauheitsgrad hat, der mit der Wellenlänge übereinstimmt, die von den Licht aussendenden Dioden des Moduls ausgesandt wird.
Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das kuppelförmige Gehäuse an der inneren und/oder der äußeren Oberfläche ein kariertes Muster (92) hat, das als Streumittel dient.
Modul nach einen beliebigen der vorstehenden Ansprüche, wobei das kuppelförmige Gehäuse (102) einen Prismenring (104) umfasst, der einen Teil des Lichtes (Δ) nach unten reflektiert, das von der Gruppierung von Licht aussendenden Dioden (101) ausgesandt wird, so dass Kommunikation in direkter Ziellinie verbessert wird.
Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das kuppelförmige Gehäuse (112) Reflektoren (114) umfasst, die an der inneren Oberfläche des Gehäuses (112) angeordnet sind, die das von der Gruppierung von Licht aussendenden Dioden (111) ausgesandte Licht nach oben reflektieren, so dass es das Gehäuse (112) über das Streumittel (113) verlässt.
Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das kuppelförmige Gehäuse (122) eine Reihe von Reflektoren (124), nach oben gerichteten Ablenkprismen (125) und nach unten gerichteten Ablenkprismen (126) umfasst, die an der inneren Oberfläche des Gehäuses (122) auf ringförmige Weise angeordnet sind, so dass in Abhängigkeit von der Position der Gruppierung der Licht aussendenden Dioden (121) in Bezug auf die Reflektoren (124) und Prismen (125, 126) das Strahlungsmuster des Moduls umgeschaltet werden kann.
Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das kuppelförmige Gehäuse (200; 210; 220) eine Reihe von Reflektoren (202; 212; 222) oder eine Reihe von Prismen umfasst, die in dem kuppelförmigen Gehäuse (200; 210; 220) auf kreisförmige Weise angeordnet sind, so dass in Abhängigkeit von der Position der Gruppierung der Licht aussendenden Dioden (201; 212; 222) in Bezug auf die Reflektoren (202; 212; 222) oder Prismen das Strahlungsmuster des Moduls umgeschaltet werden kann.
Modul nach einem der Ansprüche 13 oder 14, wobei das kuppelförmige Gehäuse (122; 200; 210; 220) in Bezug auf die Gruppierung der Licht aussendenden Dioden (121; 201; 211; 221) in Schritten drehbar ist.
Modul nach einem beliebigen der vorstehenden Ansprüche, das weiterhin einen Empfänger mit einer Gruppierung von Fotodioden (143; 153; 161) umfasst, der in Bezug auf die Mittelachse des Gehäuses geneigt ist.
Modul nach Anspruch 16, wobei die Fotodioden (143) unterhalb der Gruppierung von Licht aussenden Dioden in dem gleichen Gehäuse (142) angeordnet sind.
Modul nach Anspruch 16, wobei die Fotodioden (153; 161) oberhalb der Gruppierung von Licht aussenden Dioden in dem gleichen Gehäuse (152; 162) angeordnet sind.
Modul nach einem der Ansprüche 16 bis 18, wobei die Fotodioden (143; 153; 161) auf einer Befestigungsplatte (160) angebracht sind, die in dem Gehäuse (142; 152; 162) befestigt ist.
Modul nach Anspruch 16, wobei das Gehäuse (142; 152) ein Substrat (144; 154) mit elektrischer Schaltung und/oder einem dünnen Drahtgeflecht (145; 155) umfasst.
Rechner (170; 174), der eine Anzeige, eine Tastatur, einen Bus, ein optisches Übertragungsmodul (171; 175) und Schnittstellenmittel zum Verbinden des Moduls (171; 175) mit dem Bus umfasst, wobei das Modul (171; 175) Folgendes umfasst eine Gruppierung von infrarotes Licht aussendenden Dioden (51), die auf regelmäßige und vorzugsweise symmetrische Weise angeordnet sind und die entweder einzeln oder gemeinsam adressierbar sind, und ein kuppelförmiges Gehäuse (52), das einen Hohlraum bildet, wobei das Modul (171; 175) dadurch gekennzeichnet ist, dass die Gruppierung innerhalb des Hohlraumes angeordnet ist, und das kuppelförmige Gehäuse (52) Streumittel umfasst, so dass von der Gruppierung innerhalb des Hohlraumes Licht durch das Streumittel hindurch ausgesendet wird, das für eine scheinbare Vergrößerung der Quelle sorgt.
Rechner nach Anspruch 21, wobei das Modul (171) an dem Anzeigebildschirm des Rechners mit Hilfe einer Klemme (172) befestigt und mit dem Schnittstellenmittel über ein Kabel (173) verbunden wird.
Rechner nach Anspruch 21, wobei das Modul (175) auf feste oder abnehmbare Weise in dem Anzeigebildschirm des Rechners eingebaut ist.
Rechner nach Anspruch 21, wobei die Licht aussendenden Dioden der Gruppierung (11; 201) auf einer Befestigungsplatte (10; 203) so angeordnet sind, dass die Hauptstrahlungsachse der Dioden annähernd parallel zur Mittelachse des kuppelförmigen Gehäuses (12; 200) verläuft.
Rechner nach Anspruch 21, wobei die Licht aussendenden Dioden der Gruppierung (31; 41; 51; 71; 81; 91; 101; 111; 121; 221) auf einer Befestigungsplatte (30; 40; 50; 70; 80; 90; 100; 110; 120; 140; 150; 223) so angeordnet sind, dass die Hauptstrahlungsachse der Dioden in Bezug auf die Mittelachse des kuppelförmigen Gehäuses (32; 42; 52; 60; 61; 72; 102; 112; 122; 142; 152; 162; 220) geneigt ist.
Rechner nach einem beliebigen der Ansprüche 24 oder 25, wobei das Modul weiterhin einen Empfänger mit einer Gruppierung von Fotodioden (143; 153; 161) umfasst, die in Bezug auf die Mittelachse des Gehäuses geneigt ist.