KR100256477B1

KR100256477B1 - 광 데이타 모듈 및 컴퓨터 시스템과, 무선 데이타 통신용 송수신기

Info

Publication number: KR100256477B1
Application number: KR1019970701247A
Authority: KR
Inventors: 프리츠 그펠러
Original assignee: 포만 제프리 엘; 인터내셔널 비지네스 머신즈 코포레이션
Priority date: 1994-09-03
Filing date: 1994-09-03
Publication date: 2000-05-15
Also published as: CN1159264A; DE69425447D1; TW275729B; EP0783808B1; US6424442B1; CA2197916C; DE69425447T2; HUT76951A; EP0783808A1; CZ292638B6; JPH10500546A; PL175130B1; CA2197916A1; SG32472A1; CN1081413C; PL320018A1; KR970705878A; BR9408606A; WO1996008090A1; RU2138912C1

Abstract

데이타 통신을 위한 광 송신기 및 송수신기 모듈을 개시한다. 이러한 송수신기 모듈은 돔 형상 하우징(142) 내에서 장착 베이스(140) 상에 규칙적이고 대칭적인 방식으로 배열 장착된 발광 다이오드들의 어레이를 포함한다. 하우징(142)은 소스 확대를 위해 확산기 수단을 포함한다. 상기 다이오드들로 구성된 송신기 부분 외에도, 송수신기 모듈은 수신기를 포함한다. 수신기는 장착 베이스(140) 아래에 배열된 4개의 포토다이오드(143)를 갖는다. 이들 포토다이오드는 경사져 있으며 모듈의 사방으로부터 광을 수신하도록 여러 방향을 향한다. 이들 포토다이오드는 전자기 간섭의 감소를 위해 패러데이 케이지로서 작용하는 가는 와이어 메쉬(145)에 의해 보호된다. SMD-기술의 전자 회로용 기판(144)은 포토다이오드(143) 바로 밑에 위치된다.

Description

광 데이타 모듈 및 컴퓨터 시스템과, 무선 데이타 통신용 송수신기{OPTICAL TRANSMITTER AND TRANSCEIVER MODULE FOR WIRELESS DATA TRANSMISSION}

비지니스, 행정 및 제조의 모든 영역에서 워크스테이션 및 퍼스널 컴퓨터(예로서, 데스크탑 또는 핸드헬드(desktop or handheld) 컴퓨터)의 수가 급속하게 증가함에 따라, 이들 시스템들을 유연하고도 간단하게 상호 접속시키고자 하는 요구도 증대되고 있다. 이러한 요구는, 키보드(keyboards), 컴퓨터 마우스(computer mice), 프린터(printers), 플로터(plotters), 스캐너(scanners), 디스플레이(display) 등과 같은 주변 장치들(peripheral devices)의 접속(hook-up) 및 상호 접속(interconnecdtion)에 관해서도 존재한다. 전기 유선망(electrical wire networks) 및 케이블(cables)을 이용하면, 시스템 및 주변 장치의 밀도가 증가되는 경우 및 시스템의 위치(location) 또는 서브 시스템(subsystem)의 구성이 자주 변경되어야 하는 많은 경우에 있어서 특히 문제로 된다. 따라서, 이러한 장치 및 시스템들을 상호 접속시키는 데 무선 통신 시스템(wireless communication system)을 이용해서 전기 케이블망(electrical cable networks)의 필요성을 없애는 것이 바람직하다.

특히 시스템들과 원격 장치들(remote devices) 사이에서 정보를 교환하는 데 광 신호(optical signals)를 이용하는 것에 대한 관심이 최근 증가하고 있다. 이러한 무선 광 통신 시스템(wireless optical communication systems)의 이점은 종래의 배선(wiring)이 대부분 제거된다는 데에 있다. 무선 주파수(radio frequency : RF) 무선 전송에 대해, 광 적외선(IR) 무선 전송은 어떠한 통신 규정(communication regulations)도 적용할 필요가 없으며 PTT 또는 FCC 라이센스가 요구되지 않는다는 이점을 가지고 있다. 또한, 전자기(electro-magnetic) 간섭에 의한 어떠한 방해(disturbance)도 없고 다른 RF 채널로부터 어떠한 간섭(interference)도 발생하지 않으며, 방사선(radiation)이 소정의 공간내에 국한되어 RF 시스템의 경우보다 더욱 양호한 데이타 보안(security)이 보장된다. 따라서, 이웃 공간(next door)에서 동작 중인 유사 시스템(similar system)에 의한 어떠한 간섭도 없어 고주파 전송에 의한 것보다 고도의 데이타 보안을 유지할 수 있다. 고주파 안테나에 비하여 발광 다이오드(LED) 및 포토 다이오드(photodiodes)의 크기(dimentions)가 작은데, 이는 휴대용 컴퓨터를 디자인할 때 특히 관심을 모으고 있다.

이러한 시스템에서의 광신호는 수신 시스템(receiving system)의 광 수신기로 직접 전파되거나 또는 표면에서의 반사 또는 산란과 같은 처리로 인한 전파 방향의 변화 후에 수신기에 간접적으로 도달할 수도 있다. 오늘날, 전자의 경우는 ㎝ 스케일(scale)의 거리를 두고 서로 가깝고 적당하게 정렬된 송신기와 수신기 간에서 데이타가 전송되는 휴대용 컴퓨터용 도킹 스테이션(docking stations)에서 구현된다. 후자의 경우는 송신기와 수신기 사이의 거리가 수 미터 떨어져 있음으로 하여 발생하는 직경로(direct path)상에서의 교란으로 인해, 광신호의 무방해(undisturbed) 직접 전송이 비실용적이거나 심지어는 불가능하게 되는 사무실 환경(office environment)의 경우에 전형적으로 구현된다. 고도의 유연성(flexiblity)을 이루기 위한 한가지 알려진 방법으로는 송신 시스템으로부터 광신호들이 반사되거나 확산되는 사무실의 천정(ceiling)으로 광신호를 방사시키는 방법이 있다. 이에 따르면, 송신기 주위의 소정 구역에 걸쳐 방사선이 분산된다. 천정에서 확산되는 광신호(light signals)의 분산은 고려 중에 있는 특정 환경의 여러 특징적 세부 사항에 따라 달라진다. 그러나, 이와 관련하여 중요한 것은, 주로, 전송된 방사선의 에너지 선속(energy flux of the transmitted radiation)이 전파 거리가 증가함에 따라 감소하고 수신기 감도(receiver sensitivity)가 최종 신호 대 잡음 비(final signal-to-noise ratio)로 인해 제한되기 때문에, 이하 전송 범위(transmission range)로 일컬어지는, 즉, 송신 시스템과 수신 시스템 사이의 거리가 소정의 최종치(final value)로 제한된다는 것이다. 광원(light sources)의 성능 및 노광(light exposure)에 대한 안전 요건(safety requirements)에 의해서 제한되는 광 출력 레벨들(levels of optical power)에서 동작하는 전형적으로 알려진 시스템의 경우, 1 Mbps의 데이타 속도에 대하여 수 미터의 전송 범위를 나타냈다.

무선 광통신 시스템의 중요한 파라미터는 달성가능한 데이타 속도(achievable data rate)와 데이타를 교환하는 시스템들 간의 거리이다. 사무실 환경에서는, 통상적인 광 송신기의 전송 범위를 초과하는 거리에서 데이타를 통신할 필요가 있다.

현재의 무선 광 데이타 전송 시스템은 몇가지 문제점이 있다. 우선, 전송 범위가, 예를 들어 대형 사무실 및 회의실과 같은 환경에서 사용하는데 적합하지 않으며 방사 특성 및 범위가 항상 일정한 것은 아니어서, 송신기 및 수신기의 정확한 정렬이 요구된다.

또한, 시스템을 완전히 어두운 환경에서 이용하도록 제한하지 않는 한, 언제나 광검출기(optical detectors)에 도달하게 되는 햇빛(daylight) 또는 램프로부터의 빛과 같은 피할수 없는 주변광(unavoidable ambient light)이 대부분의 환경에서 존재한다는 사실을 고려해야만 한다. 이 피할수 없는 주변광은 시간 의존 신호(time-dependent signals), 예를 들어 램프(lamps)로부터의 AC 신호를 유발시킬 수도 있는 것으로서, 실제의 여러 경우에 광 수신기의 주요 잡음원으로 되기 때문에 중요하다. 그리고, 주변광은 수신기의 신호 대 잡음 비에 영향을 미쳐 전송 범위에도 영향을 미친다. 피할수 없는 광의 출현은 대부분 통계학적인 것이어서 종종 제어하기가 어려우며 그 광의 강도는 근본적으로 변할 수 있는데, 이는 온(on)/오프(off) 전환되는 햇빛 또는 램프의 경우에서 명백하다. 신호대 잡음비, 결국은 전송 범위에 통계적으로 영향을 미치는 또 다른 실제 요인은 수신기 신호에 영향을 미치는 광 경로 장해물의 발생에 있다.

이러한 문제들을 극복하기 위한 제 1 방법은 송신기 모듈의 출력 전력(output power)을 증가시키는 것이나, 이 방법은 여러가지 이유에서 비실용적인 것으로 밝혀졌다. 예를 들어, 노트북 컴퓨터 또는 팜탑 컴퓨터(palmtop computers)와 같은 휴대용 시스템에 그같은 모듈을 이용하기에는 송신기 모듈의 전력 소모가 큰 편이다. 그러나, 광 무선 시스템의 개발에서 직면케 되는 중요한 이슈(issue)는 광학적 안전성(optical safety)에 있다. 만약 노광 정도가 크면 광 방사로 인하여 눈 및 피부에 위험이 가해질 것으로 예상되는데, 그 위험의 정도는 노광 레벨(에너지 또는 전력), 노광 시간 및 파장을 비롯한 다수의 요인에 따라 달라진다.

PCT 특허출원 공개 WO 90/03072에는 광 데이타 송신 모듈이 개시되고 있는데, 이 광 데이타 송신 모듈은 반구형 하우징 내에 규칙적으로 배열된 발광 다이오드의 어레이를 구비하고 있다.

미국 특허 제 5,258,867호는 여러가지 데이타 통신 모듈, 특히 광을 수집하여 다발화(bundling)하는 것에 관한 것으로서, 어떤 실시예에서는 광빔을 수집하는 반사기를 이용함으로써 보다 많은 광을 수집하여 포토수신기(photoreceiver)로 공급하도록 하고 있다. 이와 유사한 반사기가 다이오드에 의해 발광되는 광을 다발화하는데 또한 이용될 수 있다.

"Optical Wireless : New Enabling Transmitter Technologies, P.P Smyth et al., IEEE International Conference on Communications '93, May 23-26, 1993, Geneva, Switzerland, Technical Program, Conference Record, Volume 1/3, pp. 562-566”의 논문에서는, 새로운 형태의 송신기 기술 뿐만 아니라 현존하는 시력 안전 표준으로의 변경이 개시되고 있다. 이 새로운 형태의 송신기 기술은 망막 손상의 위험을 줄이기 위하여 광원 영역을 확대해야 한다는 사상에 기초하고 있다. 이 논문에서는, 컴퓨터 생성 상 홀로그램(computer generated phase holigram)을 사용하여 단일 레이저 다이오드 소스(single laser diode source)로부터 빔 형성을 위한 다중 빔을 얻는 것을 제안하고 있다.

이러한 방법은 진일보한 것이나 불충분한 전송 범위와 충분한 시력 안전의 문제점을 해결하지는 못하고 있다.

발명의 요약

본 발명의 목적은 개선된 광 송신기 모듈을 제공하는 데에 있다.

본 발명의 다른 목적은 작은 크기와 최적의 방사 패턴을 갖는 광 송신기 모듈을 제공하는 데에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 안전 규격(IEC 825-1)을 만족시키는 광 송신기 모듈을 제공하는 데에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 스위칭가능한 방사 패턴을 갖는 광송신기 모듈을 제공하는 데에 있다.

전술한 목적은 이후에 청구되는 광 송신기 모듈을 제공함으로써 달성된다.

본 발명은 광 데이타 전송(optical data transmission)용의 송신기 및 송수신기 모듈(transmitter and transceiver modules)에 관한 것이다. 이들 모듈은 적외선 데이타(infra-red data) 전송 시스템에 특히 적합하다.

본 발명을 다음의 도면을 참조하여 상세히 설명하겠다.

도 1은 본 발명에 따른 광 송신기 모듈(optical transmitter module)의 개략적인 단면을 나타낸 도면이고,

도 2는 3 가지 규칙적인 대칭(regular and symmetrical) 구성의 발광 다이오드들을 나타낸 도면이고,

도 3은 본 발명에 따른 광 송신기 모듈의 개략적인 단면을 나타낸 도면이고,

도 4는 본 발명에 따른 광 송신기 모듈의 개략적인 단면을 나타낸 도면이고,

도 5는 본 발명에 따른 광 송신기 모듈의 개략적인 단면을 나타낸 도면이고,

도 6a는 돔 형상 하우징(dome-shaped housing)의 단면도이고,

도 6b는 돔 형상 하우징의 단면도이고,

도 7은 본 발명에 따른 광 송신기 모듈의 개략적인 단면을 나타낸 도면이고,

도 8은 본 발명에 따른 광 송신기 모듈의 개략적인 평면도이고,

도 9는 본 발명에 따른 광 송신기 모듈의 개략적인 평면도이고,

도 10은 본 발명에 따른 광 송신기 모듈의 개략적인 단면을 나타낸 도면이고,

도 11은 본 발명에 따른 광 송신기 모듈의 개략적인 단면을 나타낸 도면이고,

도 12는 본 발명에 따른 스위칭가능한 방사 패턴(switchable radiation pattern)을 갖는 광송신기 모듈의 개략적인 단면을 나타낸 도면이고,

도 13a는 도 12에 도시된 스위칭가능한 방사 패턴을 갖는 광 송신기의 개략적인 평면도이고,

도 13b는 도 12에 도시된 스위칭가능한 방사 패턴을 갖는 광 송신기 모듈의 개략적인 평면도이고,

도 13c는 도 12에 도시된 스위칭가능한 방사 패턴을 갖는 광 송신기 모듈의 개략적인 평면도이고,

도 14는 본 발명에 따른 광 송수신기 모듈(optical trasceiver module)의 개략적인 단면을 나타낸 도면이고,

도 15a는 본 발명에 따른 광 송수신기 모듈의 개략적 단면을 나타낸 도면이고,

도 15b는 도 15a에 도시된 광 송수신기 모듈의 수신기 부분의 개략적인 평면도이고,

도 16은 본 발명에 따른 광 송수신기 모듈의 개략적인 단면을 나타낸 도면이고,

도 17a는 본 발명에 따른 스위칭가능한 방사 패턴을 갖는 광 송신기 모듈의 개략적인 단면을 나타낸 도면이고,

도 17b는 도 17a에 도시된 광 송수신기 모듈의 하우징 및 반사기 링의 개략적인 평면도이고,

도 18a는 본 발명에 따른 스위칭가능한 방사 패턴을 갖는 광 송신기의 개략적인 단면을 나타낸 도면이고,

도 18b는 도 18a에 도시된 광 송수신기 모듈의 하우징 및 반사기 링(reflector ring)의 개략적인 평면도이고,

도 19a는 본 발명에 따른 스위칭가능한 방사 패턴을 갖는 광 송신기/광 송수신기 모듈을 장착하기 위한 고정장치(fixture)의 개략도이고,

도 19b는 경사진 위치에서의 도 19a의 고정장치의 개략도이고,

도 20은 본 발명에 따른 스위칭가능한 방사 패턴을 갖는 광 송신기 모듈의 개략적인 단면을 나타낸 도면이고,

도 21a는 광 송신기 또는 광 송수신기가 부착된 노트북 컴퓨터(notebook computer)를 나타낸 도면이고,

도 21b는 일체형(integrated) 광 송신기 또는 광 송수신기 모듈을 갖는 노트북 컴퓨터를 나타낸 도면이고,

도 22는 본 발명에 따른 송수신기의 아날로그 선단부 회로(the analog frontend of a transceiver)에 대한 개략적인 블록도이다.

일반적인 설명

전술한 바에 비추어 볼 때, 무선 광 송신기모듈(wireless optical transmitter modules)이 다음의 표준을 따르게 하는 것이 바람직하다.

1. 가능한 최고의 시력 안전성(eye safety);

2. 최소 동적 범위에서 최대 전송 거리를 얻기에 효율적인 방법으로 전력 제한된 (power-limited) 광신호를 분산하는 최적의 소스 방사 패턴(optimum source radiation pattern)(이것은 광 송신기 모듈이 일반적인 사무실 환경(낮은 천정, 확산 전파 모드)에서 사용되는 경우에 특히 관심을 끈다);

3. 송신기 및 수신기의 정렬의 무필요성;

4. 반사 특성이 빈약한(또는 존재하지 않는) 천정이 매우 높은 환경(노천식 중앙 홀(atrium)을 가진 건물, 대형 계단식 강당, 야외)에서, 송수신기 모듈을 정렬할 필요없이 시선(line-of-sight)(LOS) 전파의 의존 가능성.

본 발명에 따른 송신기 모듈의 기본 개념을 도 1과 관련하여 설명한다. 이 도면에 도시된 바와 같이, 이러한 광 송신기 모듈은 규칙적인 대칭(regular and symmetrical) 방식으로 배열된 발광 다이오드(11)들의 어레이를 구비한다. 올바른 위치에 다이오드(11)를 장착하기 위하여 장착 베이스(mounting base)(10)가 사용된다. 발광 다이오드(11)들의 어레이는 돔 형상 하우징(dome-shaped housing)(12) 내에 위치한다. 본 예에서의 돔 형상 하우징(12)은 돔 형상 단부(domed end section)를 갖는 긴 원통형 튜브(long cylindrical tube)이다. 이 하우징(12)은 적어도 부분적으로 투명하다. 또한, 하우징(12)은 외관상의 소스 확대(apparent source enlargement)를 위한 확산기 수단(diffusor means)을 구비하고 있다. 확산기 수단은 다른 방식으로도 구현할 수 있다. 하우징(12)은, 예를 들어 하우징의 적어도 일부분이 확산기로서 작용하도록 고굴절율(high refractive index)의 부유 입자(suspended particles)를 포함하는 플라스틱 재료(plastic material)로 구성될 수도 있다. 또 다른 실시예에서, 발광 다이오드(11)가 방출하는 광 빔의 확산은 주름면(corrugated surface)을 가지는 하우징(12)에 의해서 수행될 수 있다. 유리 칩(glass chips)(100 내지 150 마이크론 크기)으로 샌드블래스팅한(sandblasted) 플랙시 유리(plexiglass) 하우징은 반전력 각(half-power angle)(확산기에서의 광의 수직 입사각)이 7.5°에서 10°로 증가함에 따라 축상의 4배 전력(four-fold on-axis)을 감소시킨다(LEDs DN305 Stanley가 사용되었음). 다른 확산기 수단은 하기의 실시예에서 설명하겠다. 확산기 표면의 거칠기 정도(roughness)에 따라, 혹은 확산기 하우징에 합체된 입자의 수와 크기에 따라, 전 확산기 또는 부분 확산기(a full diffusor or a partial diffusor)가 구현될 수 있다. 이러한 전 확산기를 이용하면 램버션 소스(Lambertian source)가 제공된다.

발광 다이오드들의 대칭 구성 및 앙각(the symmetry of the configuration and elevation angle), 그 다이오드들의 방사 각도, 하우징의 형상, 확산기 수단 및 하우징내에서 상기 구성 요소들의 서로에 대한 위치에 따라, 여러 다른 방사 패턴이 얻어질 수 있다. 도 2에는, 세 가지의 전형적인 다이오드 구성에 대한 평면도가 도시되어 있다. 도 2의 좌측에 있는 장착 베이스(20)에는 삼각형 형태(triangular manner)로 3개의 발광 다이오드(21)만이 장착된다. 장착 베이스(22)에는 규칙적으로 4개의 다이오드(23)가 장착되고, 장착 베이스(24)에는 8개의 발광 다이오드(25)가 장착된다. 이들 8개의 발광 다이오드(25)는 원 형태(circular manner)로 배열된다. 이들 세 가지 예들로부터 분명하듯이, 적절한 하우징 및 확산기에 관련된 대칭적이고도 규칙적인 발광 다이오드 배열은 그 어떤 것도 고도의 시력 안전성과 최적의 소스 방사 패턴을 얻기에 적합하다.

다른 실시예를 설명하기 전에, 발광 다이오드에 대해 더욱 상세히 설명한다. 여기서의 발광 다이오드는 소형의 통상적인 플라스틱 하우징내에 밀봉되는 시판중의 다이오드이다. 이러한 다이오드는 여러 다른 크기 및 재료의 하우징내에서 다양한 방사 패턴 및 각도로 이용될 수 있다. 따라서, Stanley DN305 및 DN304와 같은 발광 다이오드가 매우 적합하다. 분명한 것은 본 발명이 제각기의 하우징내에 밀봉되는 개개 다이오드의 이용에 한정되지 않는다는 것이다. 어떤 환경에서는, 모두가 단일의 하우징 내에 밀봉되거나 혹은 패키징된(packaged) 다이오드들의 어레이를 이용하는 것이 유리할 수도 있다. 또한, 하우징없이, 개별적으로 분리된 발광 다이오드들 또는 공통 기판상에 성장시킨 발광 다이오드들의 어레이를 이용하는 것도 생각할 수 있다. 이러한 다이오드들이 위치될 돔 형상 하우징은 그들 다이오드의 하우징을 대신하여 그들 다이오드를 보호한다.

도 3에는 본 발명에 따른 다른 광 송신기 모듈이 도시되어 있다. 이 모듈은 발광 다이오드(31)가 규칙적이고 대칭적인 방식으로 배열된 장착 베이스(30)를 구비하고 있다. 장착 베이스(30)는 경사면을 가지며, 다이오드(31)들은 원통형 하우징(32)의 중앙축(center axis) 쪽을 향하도록 경사면 상에 고정된다. 확산기는 예를 들어 부유 입자에 의해 하우징에 합체된다.

도 4에 도시된 또 다른 실시예서, 적합한 빔 형성을 위해 컴퓨터 생성 상 홀로그램(computer-generated phase hologram)(43)을 활용한다. 이 홀로그램은 장착 베이스(40) 위에 장착된 발광 다이오드(41)들의 어레이를 덮는 원통형 하우징(42) 내에 위치한다.

도 5에는 돔 형상 하우징(52)의 광 송신기 모듈이 도시되어 있다. 이 모듈은 발광 다이오드(51)의 어레이가 장착된 장착 베이스(50)를 구비하고 있다. 하우징(52)의 일부분은 다이오드(51)에 의해 방사된 광 빔의 확산을 위한 전 확산기 표면(53)을 구성한다. 이와 유사한 결과는 하우징(52)에 적용되는 체커보드 확산기 패턴(checkerboard diffusor pattern)에 의하여 얻을 수 있다. 만약 하우징(52) 내부에 확산기 표면이 위치된다면, 손 기름 또는 먼지로 인한 확산기의 오염이 방지될 수 있다. 확산기 표면의 거칠기 정도를 변화시키거나, 체커보드 패턴을 변화시키거나 또는 하우징의 내부 및 외부 상에 확산기 표면을 제공함으로써 여러 다른 확산도(different degree of diffusion)를 얻을 수 있다. 필요한 표면 거칠기 정도는 플라스틱 하우징을 프레싱하기 위한 모듈(mould)을 샌드블래스팅하거나 혹은 에칭함으로써 얻을 수 있다. 부유 입자들을 포함하는 플라스틱 하우징의 경우, 확산도는 상이한 크기 및/또는 형상의 입자를 매설함으로써 변경될 수 있다.

다른 돔 형상 하우징(60,61)들이 도 6a 및 도 6b에 개략적으로 도시되어 있다.

도 7에는 통상의 발광 다이오드들이 배열된 평평한 장착 베이스(70)를 포함하는 광 송신기 모듈이 도시된다. 이러한 다이오드들의 핀(pins)은 도 7에 도시된 바와 같이 휘어져 다이오드들이 돔 형상 하우징(72)의 중심축(74) 쪽을 향하여 광을 방출하도록 한다. 이 다이오드 배열은 공간이 제한되고 전체 송신기 모듈이 작아야만 하는 경우에 이점이 있다. 다이오드들의 경사 각도, 즉, 돔 형상 하우징(72)의 중심축(74)에 수직한 평면과 다이오드 방사 콘(cone) 사이의 각도는 5°내지 80,°특히, 20°내지 40°로 하는 것이 바람직하다고 판단된다. LED의 중심축과 장착 베이스 사이의 최적 각도는 본 명세서에서 설명하고 특허청구범위에 기재한 모듈에 관한 한 대략 25°이다. 25°의 각도로 하면 낮은 천정(2.5m 내지 3.5m)의 사무실에서 확산 범위가 최대로 된다.

도 8에는 본 발명의 실시예에 따른 또 다른 구성이 도시된다. 이 실시예에서, 각각이 자체 하우징을 가지는 8개의 발광 다이오드(81)는 광이 모듈 중심축(83)을 중심으로 해서 반경 방향으로 방출되도록 원 형태 및 규칙적인 방식으로 배열된다. 약 25°의 앙각을 갖는 미세-빔(narrow-beam) 발광 다이오드는 본 실시예의 이용에 매우 적합하다.

이와 유사한 별모양(star-like) 구성의 8개 다이오드를 도 9에 도시한다. 이 발명의 실시예에서, 장착 베이스(90)에 장착된 다이오드(91)들은 하우징의 중심축 쪽을 향한다. 도 9의 좌측에는 전 확산기 표면(93)을 갖는 하우징이 나타나 있다. 이 확산기는 (램버션 소스(Lambertian source)를 생성하는) 강(strong) 확산기일 수도 있고 (시력-안전성의 개선을 위해 부가적으로 빔을 산란시키는) 약(week) 확산기일 수도 있다. 전 확산기 표면은 돔 형상 하우징의 내부 표면에 구현된다. 확산기 수단(93)에 의해 얻어진 제각기의 방사 패턴은 그 확산기 수단 부근에 도시되고 있다. 도 9의 우측에는, 확산기로서 작용하는 체커보드 확산기 패턴(92)을 포함하는 돔 형상 하우징이 개략적으로 도시되고 있다. 이 하우징 부근에 제각기의 방사 패턴이 도시되고 있다. 개략적으로 도시한 바와 같이, 광의 일 부분은 거의 방해를 받지 않고서 확산기를 통과하며 나머지 광 빔은 산란된다. 체커보드 패턴은 예로서 하우징 내로 구멍을 뚫거나, 또는 샌드블래스팅 시에 적합한 마스크을 이용하는 것에 의해 구현될 수 있다.

도 10에는, 돔 형상 하우징(102)의 광 송신기 모듈, 확산기 수단(103), 및 하우징(102)에 합체된 부가적인 링 형상 프리즘부(104)(additional ring-shaped prism section)가 도시되어 있다. 링 형상 프리즘부(104)는 점선(dashed lines)으로 도시한 바와 같이, 델타(△)로 나타낸 빔 전력(beam power) 부분을 수평 방향으로 (하향) 편향시킨다. 잔여 부분은 직접 확산기(103)를 통하여 방출된다. 링 형상 프리즘부(104)는 시선 경로 통신(line-of-sight path communication)을 개선시킨다.

본 발명의 또 다른 실시예가 도 11에 도시되어 있다. 도 11에 도시된 모듈은 발광 다이오드(111)들의 어레이가 위치해 있는 장착 베이스(110)를 구비한다. 이러한 다이오드(111)들은 장착 베이스(110)에 대하여 경사지게 배치되어 광을 반경 방향으로 방출한다. 돔 형상 하우징(112)은 내부 표면의 반사기 링(reflector ring)(114)과 확산기 수단(113)을 구비한다. 반사기 링(114)은, 빔이 확산기(113)를 통과하기 전에, 상기 다이오드(111)로부터 방출된 빔의 적어도 일부분을 상방향으로 반사한다.

도 12에는 또 다른 실시예의 단면도가 도시되어 있다. 도 12에는 도 13a 내지 도 13c에 도시된 바와 같이 빔 패턴을 스위칭할 수 있는 광 모듈이 도시된다. 빔 스위칭의 목적은 전방향의 최대 범위(maximum omnidirectional range)(도 13a 및 도 13b 참조) 또는 소정 방향(도 13c 참조)의 최대 범위를 제공하는 방사 패턴(예를 들어, 25°)을 얻고자 하는 것이다. 이러한 스위칭가능한 모듈은 다이오드(121)들의 어레이가 장착된 장착 베이스(120)를 구비한다. 이들 다이오드(121)는 확산기 수단(123), 반사기 수단(124), 모두 거친(roughened) 표면을 갖는 상방향 편향 프리즘(125) 및 하방향 편향 프리즘(126)을 갖는 돔 형상 하우징(122)내에 위치된다. 이러한 스위칭가능한 모듈의 동작 모드는 도 13a 내지 도 13c를 참조하여 설명한다. 이 도면들은 모듈의 평면도를 나타낸 도면들이다. 도 13a에 도시된 바와 같이, 하우징(122)은 내부 표면에 일련의 반사기 수단(124)과 편향 프리즘(125,126)을 구비한다. 간단하게 하기 위하여, 반사기 수단(124)은 굵은선(bold line)으로 도시하였다. 빔 패턴의 스위칭은 반사기(124) 및 편향 프리즘(125,126)을 포함하는 하우징이 발광 다이오드(121)들의 어레이의 중심축을 중심으로 해서 회전할 수 있다는 점에서 구현될 수 있다. (수평 평면에 대한) 편향기 각도는 원하는 반사된 빔 방향을 결정한다. (고정된) 심벌(symbol)(134)에 대한 (회전 하우징(122) 상의) 화살표 표식(132)의 위치는 선택된 빔 패턴을 나타낸다. 전술한 화살표 표식(132)이 "속이 빈 원(empty circle)"의 심벌을 가리킨다면, 모듈은 모든 방향에서 약 25°의 앙각(α)으로 광을 방출한다. 즉, 이 동작 모드에서, 모듈은 최대 전송 범위를 갖는 전방향 안테나로서 작용하여 주변광이 적은 경우에 적합하다. 이 위치는 45°마다 반복된다.

도 13b에 도시된 바와 같이, "속이 찬 원(full circle)"의 심벌을 가리키는 표식(132)은 주변광이 많은 환경에서 모듈 부근의 전방향 전력 밀도(power density)를 증가시키기 위한 약 30°내지 40°의 빔 앙각(α)을 나타낸다. 이 위치는 45°마다 반복된다. 도 13c에 나타낸 실시예에서, 표식(132)은 "화살표" 심벌을 가리킨다. 이것은 지시된 범위(directed range)의 증가를 위해 선택된 빔 방향을 나타낸다. 하우징내의 빔은 굵은 화살표에 의해 나타낸다. 8개의 다른 방사 방향은 45°씩의 증가분에서 선택될 수도 있다.

본 발명에 따른 광 송수신기 모듈이 도 14 내지 도 16에 도시되어 있다. 도 14에 도시된 실시예는 도 3에 도시된 모듈에 기초하고 있다. 이 모듈은 송신기 부분외에도 수신기를 구비하고 있다. 이 수신기는 장착 베이스(140) 아래 쪽에 배열된 4개의 포토다이오드(photo diodes)를 구비한다. 이 포토다이오드들은 경사지게 배치되어 모듈의 사방으로부터 광을 수신하도록 여러 다른 방향을 향하고 있다. 이 포토다이오드들의 방위(orientation) 및 구성은 하우징의 형상 및 하우징내의 다이오드 위치에 따를 뿐만아니라 각 다이오드의 시계(field-of-view)에도 따른다. 이 포토 다이오드들은 전자기 간섭의 감소를 위하여 패러데이 케이지(Faraday cage)로서 작용하는 가는 와이어 메쉬(wire mesh)(145)에 의해 보호된다. 본 발명의 실시예에서, 와이어 메쉬(145)는 돔 형상 하우징(142)에 합체된다. 이 모듈에 있어서, SMD-기술의 전자 회로용 기판(144)은 포토다이오드들(143) 바로 아래에 위치한다. 이 기판(144)은, 공간이 허용된다면, 전치 증폭기(preamplifiers), LED 구동기, 또는 완전한 아날로그 칩을 구비할 수도 있다.

도 15에는 수신기 부분이 송신기 부분 위에, 즉, 장착 베이스(150)에 장착된 발광 다이오드 위에 위치하는 본 발명의 또 다른 실시예가 도시되어 있다. 이 수신기는 모든 방향으로부터 광을 수신하도록 모두 배열된 5개 포토다이오드(153)들의 어레이를 구비한다. 이러한 포토 다이오드들은 하우징(152)의 돔 형상 단부에 합체된 와이어 메쉬(155)에 의해 보호된다. 전자 회로용 기판(154)은 이러한 포토다이오드들(153) 바로 아래에 위치한다. 수신기 부분은 반사기(156)에 의해 송신기로부터 분리된다. 도 15b에는 수신기 부분의 개략적인 평면도가 도시되어 있다.

도 16에는 또 다른 광 송수신기 모듈이 도시되어 있다. 이 모듈은 도 7에 도시된 송신기 모듈에 기초하며, 다른 점은 수신기가 동일한 하우징(162)에 합체된다는 것이다. 이 수신기는 장착 베이스(160)위에 장착된 포토다이오드(161)들의 어레이를 포함한다. 이 수신기는 발광 다이오드에 의하여 방출되는 빔이 거의 방해를 받지 않고 하우징과 확산기를 통과하도록 위치하고 있다. 약 25°의 앙각을 갖는 미세-빔 발광 다이오드는 이 실시예에서 이용하기에 매우 적합하다. 30°내지 45°앙각의 3개 내지 6개 포토 다이오드들이 별모양으로 배열된 모듈은 만족스러운 결과를 나타내었다.

도 17a 및 도 17b에는 본 발명의 또 다른 실시예가 도시되어 있다. 이 도면들은 스위칭가능한 빔 패턴을 가진 모듈의 단면 및 평면도이다. 발광 다이오드(201)의 어레이는 장착 베이스(203) 위에 위치된다. 발광 다이오드(201)는 돔 형상 확산기 하우징(200)의 바로 밑에 대칭 방식으로 위치된다. 이 하우징이 발광 다이오드(201)와 관련하여 제 1 위치(Pos.1)에 놓일 경우(도 17a 및 도 17b의 우측 참조), 광은 하우징(200)을 통하여 수직으로 방사된다. 하우징의 이 부분이 확산기로서 구현되는 지의 여부에 따라, 빔 패턴이 집중 또는 분산된다. 하우징(200)은 반사기 링(202)을 구비한다. 하우징(200) 또는 반사기 링(202)이 다이오드(201)와 관련하여 제 2 위치(Pos.2)로 회전하는 경우(도 17a 및 도 17b의 좌측 참조), 다이오드에 의하여 방사되는 광빔은 하우징(200)의 측면 쪽을 향하여 반사된다. 이 측면은 통상적으로 빔의 확산을 위해 확산기 수단을 구비한다. 도 17b는 반사기 링(202)이 수개의 "연장편(tongues)"을 가진 링으로서 구현될 수 있음을 보여준다. 반사기 링(202)는 양각되거나(embossed) 천공된(punched) 얇은 금속을 사용하여 제작될 수 있다. 도 17a 및 도 17b에 나타낸 실시예에서, 22.5°의 회전은 제 1 위치로부터 제 2 위치로의 스위칭을 가능케 한다.

스위칭가능한 빔 패턴의 광 송신기 모듈의 다른 개념이 도 18a와 도 18b에 나타나 있다. 이 모듈은 장착 베이스(213)의 홀(holes) 또는 함몰부(depressions)에 위치하는 발광 다이오드(211)들의 어레이를 포함한다. 다이오드(211)는 돔 형상 확산기 하우징(210)에 의하여 덮여진다. 반사기 링(212)은 하우징(210)에 합체된다. 링(212)은 다이오드에 의하여 방출되는 광 빔이 확산기 하우징(210)의 측벽 쪽을 향하여 반사되도록 휘어진 연장편 또는 외팔보(cantilevers)를 포함한다(도 18a 및 도 18b 좌측의 제 2 위치 참조). 반사기 링을 포함하는 하우징이 회전하여 다이오드(211)가 반사기 링(212)의 반사 연장편 또는 외팔보의 바로 밑에 위치하지 않게 되는 경우, 장착 베이스(213)와 관련하여 광 빔은 수직으로 방사된다(도 18a 및 도 18b 우측의 제 1 위치 참조).

도 19a 및 도 19b에는 스위칭가능한 빔 패턴을 갖는 모듈을 장착하기 위한 고정장치가 도시되어 있다. 도 19a에 있어서, 하우징 및 반사기 링은 제 2 위치에 놓인다. 즉, 광 빔은 전방향으로 방사되고, 송신기는 화살표로 나타낸 바와 같이 방사한다. 도 19b에 있어서, 모듈(220)을 갖는 고정장치가 위로 열리며, 모듈은 제 1 위치에 놓인다. 즉, 모듈이 다이오드의 장착 베이스에 수직한 방향으로 광을 방사한다. 이 고정 장치는 모듈이 제 1 위치에 놓여 원격 수신기 쪽을 향하는 경우에 직 시선 통신(direct line of sight communication)을 가능하게 한다.

도 20에는 스위칭가능한 송신기 모듈의 다른 구성이 나타나 있다. 이 실시예에서, 다이오드(221)들의 중심축은 장착 베이스(223)에 대해 약 25° 기울어져 있다. 돔 형상 하우징(220)이 제 1 위치에 놓일 경우(도 20의 우측 참조), 광 빔은 도시된 바와 같이 하우징을 통과한다. 제 2 위치에서, 반사기(222)는 발광 다이오드(221)의 전면에 위치하며, 광빔을 위로 반사시킨다(도 20의 좌측 참조). 이 실시예에서, 반사기(222)는 약 58°의 경사각을 가지는 얇은 금속판이다. 반사기는 하우징(220)에 합체되거나 또는 고정된 금속 링에 의해 지지될 수 있다.

도 17, 18 및 20에 도시된 반사기 링은 프리즘 링(prism ring)에 의해 대체될 수도 있다. 이 링은 플라스틱으로 제조될 수도 있다. 이 링은 발광 다이오드에 관련된 위치에 따라 여러 다른 빔 방사 패턴이 얻어지도록 배치되고 형상화된 일련의 프리즘들을 갖는다. 이 프리즘 링은 돔 형상 하우징의 전체 부분일 수도 있다. 프리즘 또는 반사기 링을 보유한 하우징을 다이오드의 위치와 관련하여 회전시키거나, 그러한 링을 하우징 및 다이오드와 관련하여 회전시키거나 또는 다이오드 자체를 회전시키는 식의 다양한 방법이 생각될 수 있다.

도 11 및 12의 반사기들은, 도 17, 18 및 19 와 연관하여 설명한 바와 같이, "연장편(tongues)" 또는 외팔보를 보유하는 금속 링으로 대체될 수도 있다. 스위칭가능한 모듈과 관련하여 유일한 차이점은 이 금속 링이 고정된다는(회전할 수 없다는) 것이다.

도 21a 및 도 21b에는 노트북 컴퓨터용 송신기 및 송수신기로서 두가지의 서로 다른 일체형 또는 부착형이 도시되어 있다. 여기에 설명된 광 송신기 또는 송수신기 모듈은 그것이 부착되거나 또는 합체되는 컴퓨터의 디스플레이 패널(display panel)이나 하우징을 관통하는 근처의 장해물이 없어야 한다. 도 21a에는 제거 가능한 광 송신기/광송수신기 모듈(171)을 갖는 노트북 컴퓨터(170)가 도시되어 있다. 이 모듈(171)은 자석 또는 벨크로 클립(Velcro clip)(172)에 의하여 노트북 컴퓨터(170)에 부착된다. 케이블(173)(cable)은 컴퓨터 슬롯(slot)에 꽂아지는 인터페이스 카드(interface card)와 모듈을 상호 접속시킨다. 도 21b에는 일체형 모듈(175)을 갖는 컴퓨터(174)가 도시되어 있다. 이 모듈은 디스플레이 합체되며, 전기적 상호 접속 수단 및 제각기의 인터페이스 회로는 컴퓨터 내부에 위치한다. 이 모듈(175)은 신축자재형으로 할 수 있다.

도 22에는 특별하게 설계된 아날로그 선단부 회로(analog frontend circuitry)의 블록도가 도시되어 있다. 이 회로는 수신기로서 포토다이오드 어레이(181)의 각각의 포토다이오드에 연결된 전치 증폭기(180)를 포함한다. 스위치 제어 유니트(switch control unit)(183)와 함께 스위치(182)는 각각의 포토 다이오드에 의해 수신되는 신호의 선택을 용이하게 한다. 수신된 신호들의 모두 또는 일부는 후치 증폭기(post amplifier)(184)로 전송되고, 그 다음 필터(185)를 통하여 비교기(186)로 전송된다. 이 블록도에는 근접 검출을 위한 수단(means for proximity detection)도 포함되었다. 근접 검출을 위해, 포토 다이오드(181)에서 수신되고 발광 다이오드(187)들의 어레이에 의해 방출된 에코 신호(echo signal)가 감시된다. 에코 신호가 사전설정된 레벨을 초과하면, 발광 다이오드(187)는 자동적으로 스위칭 오프된다. 이 능동형 안전 인터록(active safety interlock)은 n개 평행 라인의 버스를 통하여 전치 증폭기(180)의 출력에 연결된 피크(peak) 신호 검출기(188)에 의해 구현된다. 제어 회로(control unit)(190)는 수신된 신호를 분석하여 강한 에코 신호를 검출하면, 즉시 광이 더 이상 방사되지 않도록 구동기(191)를 스위칭한다. DC 포토 전류 검출기(189) 및 스위치 제어 유니트(183)와 더블어 제어 회로(190)는 신호가 자동적으로 선택 및/또는 조합될 수 있게 한다. 이러한 자동 선택은 포토다이오드(181)의 실제 신호 세기 및/또는 DC 전류(햇빛, 책상 램프와 같은 직접적인 주변광원에서 수신된 산탄 잡음(shot noise)의 척도)를 고려한다.

전체의 아날로그 선단부 회로는 인터페이스 유니트(interface unit)(192)(PCMCIA)를 통하여 마이크로프로세서(microprocessor)(193)로 연결된다.

본 명세서에 개시한 광 송신기 모듈 및 송수신기 모듈은 시력-안전 광 시스템으로서 몇가지의 부가적인 이점을 갖는다. 이 모듈들은 소형으로서 컴퓨터 및 다른 장치들로의 일체화(integration)에 적합하다. 본 발명에 따른 모듈은 어떠한 노트북 컴퓨터에도 쉽게 부착될 수 있다. 이 모듈들은 거의 균일한 최적의 원형 방사 특성에 의하여 특징화되는데, 이 특성은 실시예에 따라 달라 질 수 있다. 이 모듈들은 최대 전송 거리(maximum transmission distance)를 얻기에 효율적인 방식으로 전력 제한(power-limit) 광신호의 분배 및 수신을 가능케 한다. 강렬한 직접적인 주변광(intence directed ambient light)은 도 18에 도시된 바와 같은 아날로그 선단부 회로에 의해 억제될 수 있다. 본 발명의 모듈은 총 산탄 잡음이 덜 발생하므로 신호/잡음 비 및 전송 범위가 개선된다는 점에서 종래의 송신기와 구별된다. 또한, 송수신기 모듈을 정렬할 필요가 없다. 본 발명의 하나의 특별한 실시예는 두 가지 전송 모드, 즉, 확산 및 시선 통신을 용이하게 한다.

본 발명의 송신기 및 송수신기 모듈은 IEC 825-1 규정에 부합되는데, 이는 인체의 머리가 방출기(emitter)에 너무 가깝게 되는 경우에 충분히 크게 확장된 외관상 소스 및/또는 능동형 안전 인터록에 의해 달성될 수 있다. 전술한 바와 같이, 인터록 메카니즘은 근처의 물체에 의해 발생된 강하게 반사된 에코 신호를 방출 송수신기 모듈의 포토다이오드에 의해 검출(근접 검출)하는 것에 기초할 수도 있다.

본 발명은 주어진 데이타 속도에 대해 전송 범위를 최적화하기 위하여 (책상 램프, 창문, 직사광으로 부터의) 강렬한 직접적인 주변광을 차단하는 자동 메카니즘을 제공한다. 이같은 특징은 여러 다른 공간 방향에서 개개 포토다이오드들을 선택적으로 조합하여 가능한 범위의 최대 신호/잡음비를 선택함으로써 구현될 수 있다.

Claims

① 규칙적으로 배열되고 개별적으로 또는 공통적으로 어드레스가능한 적외선 발광 다이오드들의 어레이와,

② 공동(cavity)을 형성하며 확산기를 포함하고 있는 돔 형상 하우징과,

③ 상기 하우징 내부에 위치한 상 홀로그램을 포함하며,

상기 어레이는, 적외선 광이 외관상 소스 확대(an apparent source enlargement)를 위한 확산기와 빔 형성기로서 작용하는 상기 상 홀로그램을 통해 상기 공동 내의 상기 어레이로부터 방출되도록, 상기 공동 내에 위치하는

광 데이타 모듈.
제 1 항에 있어서,

상기 어레이의 발광 다이오드들은 그 다이오드들의 주 방사 축(the main radiation axis)이 상기 돔 형상 하우징의 중심축에 대략 평행하게 되도록 장착 베이스(mounting base) 상에 위치되는 광 데이타 모듈.
제 1 항에 있어서,

상기 어레이의 발광 다이오드들은 그 다이오드들의 주 방사 축이 상기 돔 형상 하우징의 중심축에 대해 경사지게 되도록 장착 베이스 상에 위치되는 광 데이타 모듈.
제 3 항에 있어서,

상기 발광 다이오드들은 상기 중심축 쪽을 향하게 배열되는 광 데이타 모듈.
제 3 항에 있어서,

상기 발광 다이오드들은 상기 중심축으로부터 반경 방향의 외부로 향하도록 배열되는 광 데이타 모듈.
① 규칙적으로 배열되고 개별적으로 또는 공통적으로 어드레스가능한 적외선 발광 다이오드들의 어레이와,

② 공동(cavity)을 형성하며 상기 돔 형상 하우징 내의 고굴절율의 부유 입자에 의해 형성된 확산기를 포함하고 있는 돔 형상 하우징을 포함하며,

상기 어레이는, 적외선 광이 외관상 소스 확대를 제공하는 상기 확산기를 통해 상기 공동 내의 상기 어레이로부터 방출되도록, 상기 공동 내에 위치하는

광 데이타 모듈.
① 규칙적으로 배열되고 개별적으로 또는 공통적으로 어드레스가능한 적외선 발광 다이오드들의 어레이와,

② 공동(cavity)을 형성하는 돔 형상 하우징을 포함하며,

상기 돔 형상 하우징은 그 내부면 또는 외부면에 위치한 하나 이상의 주름면에 의해 형성된 확산기를 포함하고 있는

광 데이타 모듈.
제 7 항에 있어서,

상기 주름면은 상기 모듈의 발광 다이오드들이 방출하는 파장과 정합하는 거칠기 정도(a degree of roughness)를 갖는 광 데이타 모듈.
① 규칙적으로 배열되고 개별적으로 또는 공통적으로 어드레스가능한 적외선 발광 다이오드들의 어레이와,

② 공동(cavity)을 형성하는 돔 형상 하우징을 포함하며,

상기 돔 형상 하우징은 그 내부면 또는 외부면에서 하나 이상의 체커보드 패턴(checkerboard pattern)에 의해 형성된 확산기를 포함하고 있는

광 데이타 모듈.
① 규칙적으로 배열되고 개별적으로 또는 공통적으로 어드레스가능한 적외선 발광 다이오드들의 어레이와,

② 공동(cavity)을 형성하며 확산기를 포함하고 있는 돔 형상 하우징과,

③ 상기 돔 형상 하우징과 협력하는 프리즘 링을 포함하며,

상기 어레이는, 상기 공동 내의 상기 어레이로부터 방출된 적외선 광의 일부가 외관상 소스 확대를 제공하는 상기 확산기를 통과하는 한편 상기 발광 다이오드 어레이에 의해 방출된 광의 일부가 직 시선 통신(direct line-of-sight communication)이 개선되도록 광을 하방으로 편향시키는 상기 프리즘 링을 통과하도록, 상기 공동 내에 위치되는

광 데이타 모듈.
① 규칙적으로 배열되며 개별적으로 또는 공통적으로 어드레스가능한 적외선 발광 다이오드들의 어레이와,

② 공동(cavity)을 형성하며 확산기를 포함하고 있는 돔 형상 하우징과,

③ 상기 하우징의 내부면에서 원 형태로 위치한 일련의 반사기들, 상방향 편향기 프리즘 및 하방향 편향기 프리즘을 포함하며,

상기 어레이는, 적외선 광이 상기 공동 내의 상기 어레이로부터 외관상 소스 확대를 제공하는 상기 확산기와, 상기 반사기 및 편향기 프리즘에 대한 상기 발광 다이오드 어레이의 위치에 따라 방사 패턴이 스위칭될 수 있게 대응하는 상방향 또는 하방향 방사 패턴을 제공하는 상기 상방향 편향기 프리즘 또는 하방향 편향기 프리즘을 통해 직접 방출되거나 반사되도록, 상기 공동 내에 위치되는

광 데이타 모듈.
① 규칙적으로 배열되며 개별적으로 또는 공통적으로 어드레스가능한 적외선 발광 다이오드들의 어레이와,

② 공동을 형성하며 확산기를 포함하고 있는 돔 형상 하우징과,

③ 상기 하우징 내에서 원 형태로 위치하는 일련의 반사기들 또는 일련의 프리즘들을 포함하며,

상기 어레이는, 적외선 광이 상기 공동 내의 상기 어레이로부터, 제 1 방사 패턴을 제공하는 확산기로서 동작하는 상기 하우징의 제 1 부분과, 상기 반사기 또는 프리즘에 대한 상기 발광 다이오드 어레이의 위치에 따라 방사 패턴이 스위칭될 수 있게 대응하는 제 2 방사 패턴을 제공하는 상기 하우징의 제 2 부분을 통해 직접 방출되거나 반사되거나 편향되도록, 상기 공동 내에 위치되는

광 데이타 모듈.
제 11 항에 있어서,

상기 돔 형상 하우징은 상기 발광 다이오드들의 어레이에 대해 단계적으로 회전가능한 광 데이타 모듈.
제 1, 6, 7, 9, 10, 11, 12, 13 항 중의 어느 한 항에 있어서,

상기 하우징의 중심축에 대해 경사진 포토다이오드들의 어레이를 가진 수신기를 더 포함하는 광 데이타 모듈.
제 14 항에 있어서,

상기 포토다이오드들은 상기 하우징 내에서 상기 발광 다이오드들의 어레이 아래쪽에 위치되는 광 데이타 모듈.
제 14 항에 있어서,

상기 포토다이오드들은 상기 하우징 내에서 상기 발광 다이오드들의 어레이 위쪽에 위치되는 광 데이타 모듈.
제 14 항에 있어서,

상기 포토다이오드들은 상기 하우징 내에 고정된 장착 베이스 상에 장착되는 광 데이타 모듈.
제 14 항에 있어서,

상기 하우징은 전자 회로를 가진 기판 및/또는 가는 와이어 메쉬(thin wire mesh)를 더 포함하는 광 데이타 모듈.
제 1, 6, 7, 9, 10, 11, 12, 13 항 중의 어느 한 항에 있어서,

상기 광 데이타 모듈은 버스 인터페이스를 통해 버스를 가진 컴퓨터에 접속되는 광 데이타 모듈.
제 19 항에 있어서,

상기 광 데이타 모듈은 케이블을 통해 상기 버스 인터페이스에 접속되는 클립(clip)에 의해 상기 컴퓨터의 디스플레이 패널(display panel)에 부착되는 광 데이타 모듈.
제 19 항에 있어서,

상기 광 데이타 모듈은 상기 컴퓨터의 디스플레이 패널에 고정 또는 신축가능(refractable) 방식으로 합체되는 광 데이타 모듈.
공동(cavity)을 형성하며 확산기 수단을 갖는 돔 형상 하우징과, 규칙적으로, 바람직하게는 대칭적인 방식으로 배열되며 개별적으로 또는 공통적으로 어드레스가능한 적외선 발광 다이오드들의 어레이―상기 어레이는 상기 공동 내에 위치하고, 적외선 광은 상기 공동 내의 상기 어레이로부터, 외관상 소스 확대를 제공하는 상기 확산기 수단을 통해 방출됨―를 구비한 광 송신기 모듈과 관련하여 사용하기 위한 무선 데이타 통신용 송수신기에 있어서,

① 포토다이오드 어레이와,

② 상기 포토다이오드 어레이에 의해 수신된 신호들을 증폭하기 위한 증폭기와,

③ 상기 포토다이오드 어레이에 의해 수신된 신호들 내에 포함된 정보를 검출하기 위한 검출 수단과,

④ 상기 광 송신기 모듈의 적외선 광 다이오드들의 어레이를 구동하기 위한 구동기 수단과,

⑤ 상기 포토다이오드 어레이의 각각의 포토다이오드에 의해 수신된 신호들의 능동적 선택과 개별적 조합을 위한 수단과,

⑥ 에코 신호의 세기를 결정하여 이 에코 신호가 사전설정된 한계치를 초과하는 경우 상기 모듈의 적외선 발광 다이오드들의 어레이를 스위칭 오프하는 근접 검출 수단을 포함하는

무선 데이타 통신용 송수신기.
공동(cavity)을 형성하며 확산기 수단을 갖는 돔 형상 하우징과, 규칙적으로, 바람직하게는 대칭적인 방식으로 배열되며 개별적으로 또는 공통적으로 어드레스가능한 적외선 발광 다이오드들의 어레이―상기 어레이는 상기 공동 내에 위치하고, 적외선 광은 상기 공동 내의 상기 어레이로부터, 외관상 소스 확대를 제공하는 상기 확산기 수단을 통해 방출됨―와, 상기 하우징의 중심축에 대해 경사져 있는 포토다이오드 어레이를 갖는 수신기를 포함하는 광 송신기 모듈과 관련하여 사용하기 위한 무선 데이타 통신용 송수신기에 있어서,

① 상기 포토다이오드 어레이에 의해 수신된 신호들을 증폭하기 위한 증폭기와,

② 상기 포토다이오드 어레이에 의해 수신된 신호들 내에 포함된 정보를 검출하기 위한 검출 수단과,

③ 상기 광 송신기 모듈의 적외선 광 다이오드들의 어레이를 구동하기 위한 구동기 수단과,

④ 상기 포토다이오드 어레이의 각각의 포토다이오드에 의해 수신된 신호들의 능동적 선택과 개별적 조합을 위한 수단과,

⑤ 에코 신호의 세기를 결정하여 이 에코 신호가 사전설정된 한계치를 초과하는 경우 상기 모듈의 적외선 발광 다이오드들의 어레이를 스위칭 오프하는 근접 검출 수단을 포함하는

무선 데이타 통신용 송수신기.
① 버스를 가진 컴퓨터와,

② 공동(cavity)을 형성하며 확산기 수단을 갖는 돔 형상 하우징과, 규칙적으로, 바람직하게는 대칭적인 방식으로 배열되며 개별적으로 또는 공통적으로 어드레스가능한 적외선 발광 다이오드들의 어레이―상기 어레이는 상기 공동 내에 위치하고, 적외선 광은 상기 공동 내의 상기 어레이로부터, 외관상 소스 확대를 제공하는 상기 확산기 수단을 통해 방출됨―와, 상기 컴퓨터의 버스와 광 송신기 모듈을 접속하기 위한 인터페이스 수단을 구비한 광 송신기 모듈과,

③ 포토다이오드 어레이와, 상기 포토다이오드 어레이에 의해 수신된 신호들을 증폭하기 위한 증폭기와, 상기 포토다이오드 어레이에 의해 수신된 신호들 내에 포함된 정보를 검출하기 위한 검출 수단과, 상기 광 송신기 모듈의 적외선 광 다이오드들의 어레이를 구동하기 위한 구동기 수단과, 상기 포토다이오드 어레이의 각각의 포토다이오드에 의해 수신된 신호들의 능동적 선택과 개별적 조합을 위한 수단과, 에코 신호의 세기를 결정하여 이 에코 신호가 사전설정된 한계치를 초과하는 경우 상기 모듈의 적외선 발광 다이오드들의 어레이를 스위칭 오프하는 근접 검출 수단과, 상기 광 송신기 모듈과 상기 컴퓨터의 버스를 접속하기 위한 인터페이스 수단을 포함하는 광 송수신기를 포함하는

컴퓨터 시스템.
① 버스를 가진 컴퓨터와,

② 공동(cavity)을 형성하며 확산기 수단을 갖는 돔 형상 하우징과, 규칙적으로, 바람직하게는 대칭적인 방식으로 배열되며 개별적으로 또는 공통적으로 어드레스가능한 적외선 발광 다이오드들의 어레이―상기 어레이는 상기 공동 내에 위치하고, 적외선 광은 상기 공동 내의 상기 어레이로부터, 외관상 소스 확대를 제공하는 상기 확산기 수단을 통해 방출됨―와, 상기 하우징의 중심축에 대해 경사져 있는 포토다이오드 어레이를 갖는 수신기와, 상기 컴퓨터의 버스와 광 송신기 모듈을 접속하는 인터페이스 수단을 포함하는 광 송신기 모듈과,

③ 상기 포토다이오드 어레이에 의해 수신된 신호들을 증폭하기 위한 증폭기와, 상기 포토다이오드 어레이에 의해 수신된 신호들 내에 포함된 정보를 검출하기 위한 검출 수단과, 상기 광 송신기 모듈의 적외선 광 다이오드들의 어레이를 구동하기 위한 구동기 수단과, 상기 포토다이오드 어레이의 각각의 포토다이오드에 의해 수신된 신호들의 능동적 선택과 개별적 조합을 위한 수단과, 에코 신호의 세기를 결정하여 이 에코 신호가 사전설정된 한계치를 초과하는 경우 상기 모듈의 적외선 발광 다이오드들의 어레이를 스위칭 오프하는 근접 검출 수단과, 상기 광 송신기 모듈과 상기 컴퓨터의 버스를 접속하기 위한 인터페이스 수단을 포함하는 광 송수신기를 포함하는

컴퓨터 시스템.
제 12 항에 있어서,

상기 돔 형상 하우징은 상기 발광 다이오드들의 어레이에 대해 단계적으로 회전가능한 광 데이타 모듈.
제 1, 6, 7, 9, 10, 11, 12, 13, 26 항 중의 어느 한 항에 있어서,

상기 적외선 발광 다이오드들의 어레이는 또한 대칭적인 방식으로 배열되는 광 데이타 모듈.
제 12 항에 있어서,

상기 하우징의 제 2 부분은 대응하는 변경된 제 2 방사 패턴을 제공하는 확산기로서 동작하는 광 데이타 모듈.
제 6, 7, 9, 10, 11, 12, 13, 26 항 중의 어느 한 항에 있어서,

상기 어레이의 발광 다이오드들은 그 다이오드들의 주 방사 축(the main radiation axis)이 상기 돔 형상 하우징의 중심축에 대략 평행하게 되도록 장착 베이스(mounting base) 상에 위치되는 광 데이타 모듈.
제 6, 7, 9, 10, 11, 12, 13, 26 항 중의 어느 한 항에 있어서,

상기 어레이의 발광 다이오드들은 그 다이오드들의 주 방사 축이 상기 돔 형상 하우징의 중심축에 대해 경사지게 되도록 장착 베이스 상에 위치되는 광 데이타 모듈.
제 26 항에 있어서,

상기 하우징의 중심축에 대해 경사진 포토다이오드들의 어레이를 가진 수신기를 더 포함하는 광 데이타 모듈.
제 26 항에 있어서,

상기 광 데이타 모듈은 버스 인터페이스를 통해 버스를 가진 컴퓨터에 접속되는 광 데이타 모듈.