DE60133345T2

DE60133345T2 - Optische drahtlose Verbindung

Info

Publication number: DE60133345T2
Application number: DE60133345T
Authority: DE
Inventors: Robert Plano Keller; Jose Plano Melendez
Original assignee: Texas Instruments Inc
Current assignee: Texas Instruments Inc
Priority date: 2000-07-21
Filing date: 2001-07-23
Publication date: 2009-04-23
Anticipated expiration: 2021-07-24
Also published as: JP2002124922A; US7203425B1; EP1175026B1; EP1175026A2; DE60133345D1; EP1175026A3

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
Diese Erfindung betrifft die optische Datenkommunikation und insbesondere Systeme für eine optische, faserlose Sichtliniendatenkommunikation hoher Bandbreite.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die kostengünstige drahtlose Datenkommunikation hoher Bandbreite ist bei einer Anzahl von Anwendungsbereichen ein dringendes Ziel. Lokale Netze (LAN) benötigen eine Datenkommunikation hoher Bandbreite ebenso wie Infrastruktur-Datenkommunikationssysteme, wie Telefonie- und Videosysteme, einschließlich Internetanwendungen. Der Zeitaufwand und die Kosten für das Installieren einer physikalischen Verkabelung oder Faser zwischen Netz- oder Vorrichtungsknoten verhindern jedoch in vielen Fällen die praktische Installation oder Aufrüstung von Systemen. Andere Anwendungsbereiche könnten sich entwickeln, sobald eine kostengünstige Datenverbindung hoher Bandbreite verfügbar ist.
RF-Drahtloskommunikationsverbindungen wurden im Stand der Technik verwendet. Diese Verbindungen teilen die Bandbreite jedoch zwischen mehreren Benutzern in einem Gebiet auf, bieten Zugang zum RF-Signal aller Benutzer, was zu Sicherheitsbedenken führt, unterliegen FCC-Regelungen und sind praktisch auf effektive Bandbreiten je Benutzer beschränkt, die viel kleiner sind als jene typischer Kabel- und Faseroptiksysteme. Optische Luftverbindungen wurden im Stand der Technik für die Datenkommunikation verwendet. Diese Verbindungen wiesen jedoch typischerweise hohe Kosten auf. Ein Beispiel einer solchen Verbindung verwendet ein Galvanometer-Stellglied zur Rotationssteuerung eines optischen Systems. Das optische System bei solchen Systemen ist typischerweise eine hochgenaue Linsenstruktur, die auf einer großen präzisionsmechanischen Anordnung montiert ist. Das sich ergebende System weist eine hohe Leistungsfähigkeit und eine hohe Qualität auf, ist jedoch sperrig, teuer und schwierig zu installieren, wodurch es für eine weit verbreitete Benutzung unpraktisch gemacht wird.
In der US-Patentanmeldung 5 909 296 ist eine Technik beschrieben, wodurch gekrümmte Laseranordnungen bewirken, dass diskrete schmale Infrarot-Lichtstrahlen schnell innerhalb eines breiten Gesichtsfelds projiziert werden, ohne dass eine mechanische Bewegung von Komponenten erforderlich wäre. Tuantranont, A. u. a.: "Smart Phase-only Micromirror Array Fabricated by Standard CMOS Process", Proceedings of the IEEE 13th Annual International Conference an Micro Electro Mechanical Systems, MEMS 2000, 23.–27. Januar 2000, beschreiben eine durch einen Standard-CMOS-Prozess hergestellte intelligente nur phasengesteuerte Mikrospiegelanordnung, und sie zeigen, dass ein Lasersignal unter Verwendung eines solchen Mikrospiegels zerlegt wird.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Gemäß der vorliegenden Erfindung sind eine optische Sichtlinienverbindung und ein optischer Sender gemäß den anliegenden Ansprüchen vorgesehen.
Hier soll der Begriff "Sichtlinie" einen nicht blockierten optischen Weg bedeuten, der im Allgemeinen durch den Äther verläuft, was im Gegensatz zu einem durch eine optische Faser verlaufenden Weg steht, der Reflexionen aufweisen kann.
Diese und andere Merkmale der Erfindung werden Fachleuten anhand der folgenden detaillierten Beschreibung der Erfindung zusammen mit der anliegenden Zeichnung verständlich werden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
Die vorliegende Erfindung wird nun weiter beispielhaft mit Bezug auf die in den Figuren der anliegenden Zeichnung dargestellten bevorzugten und als Beispiel dienenden Ausführungsformen beschrieben. Es zeigen:
1 ein Blockdiagramm eines drahtlosen optischen Modems gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
2a einen Senderabschnitt,
2b einen Empfängerabschnitt,
3 eine Draufsicht eines Spiegels,
3a eine Schnittansicht entlang einer Linie A-A aus 3,
3b eine 3a ähnelnde Ansicht, worin jedoch die Drehung des Spiegelabschnitts der Spiegelanordnung dargestellt ist,
3c eine Schnittansicht entlang einer Linie C-C aus 3,
3d eine 3c ähnelnde Ansicht, worin jedoch Drehungen des kardanischen Aufhängungsabschnitts der Spiegelanordnung dargestellt sind,
4 eine vergrößerte Schnitt-Draufsicht entlang einer Linie S-S aus 3a, worin ein Gelenk und ein in der Ebene liegender Bewegungsstopper dargestellt sind,
5 ein vergrößerter ausgebrochener Abschnitt aus 5, worin ein Abschnitt des in der Ebene liegenden Stoppers dargestellt ist,
6 eine Schnitt-Draufsicht entlang einer Linie S-S aus 4a, worin ein Gelenk mit einem optionalen abwärts verriegelbaren Ansatz zum Unterbrechen einer während der Herstellung verwendeten Drehung dargestellt ist,
6a eine 6 ähnelnde Ansicht, worin der abwärts verriegelbare Ansatz abgesetzt dargestellt ist, um eine Drehung zu ermöglichen,
7 eine Draufsicht einer gemäß der Erfindung hergestellten optischen Schalteranordnung,
7a eine Schnittansicht entlang einer Linie C-C aus 7,
7b eine 7 ähnelnde Ansicht, welche eine Drehung des Spiegelabschnitts der Spiegelanordnung zeigt,
7c eine Schnittansicht entlang einer Linie C-C aus 7,
7d eine 7c ähnelnde Ansicht, worin jedoch eine Drehung des kardanischen Aufhängungsabschnitts der Spiegelanordnung dargestellt ist,
8 eine Ansicht eines im Querschnitt dargestellten ausgebrochenen Abschnitts der Bodenwand des Gehäuses einer Anordnung der optischen Schalteinheit und des Montageträgers,
9 eine Draufsicht einer modifizierten Ausführungsform einer optischen Schalteinheit, wobei bestimmte Teile für die Zwecke der Erläuterung entfernt sind,
9a eine Schnittansicht des oberen Abschnitts einer optischen Schalteinheit entlang einer Linie a-a aus 9,
9b eine 9a ähnelnde Ansicht, worin jedoch eine Drehung des Spiegelabschnitts der modifizierten Spiegelanordnung dargestellt ist,
10 einen Sender,
11 ein Scann-Flussdiagramm und
12 eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
1 ist ein Blockdiagramm einer optischen Drahtlosverbindung ("OWL") 210, die gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Ein Datenmedium 212 in der Art eines Datenkanals, eines Datennetzes, einer Datenvorrichtung oder dergleichen, welches eine Datenquelle/Datensenke bereitstellt, ist durch eine Zweiwege-Datenverbindung 214 mit einer Schnittstelleneinheit 216 verbunden. Die zum/vom Datenmedium 212 übertragenen Daten können entweder analoge oder digitale Daten sein. Digitale Daten können entweder in einem parallelen oder einem seriellen Format vorliegen. Demgemäß können die Daten analoge oder digitale Sprachdaten, analoge oder digitale Videodaten oder eine andere Form von Daten sein, welche in einem elektronischen Signalformat dargestellt werden.
Die Schnittstelleneinheit 216 führt eine herkömmliche und notwendige Wandlung und Aufbereitung der Daten für das Datenmedium 212 bzw. von diesem aus. Diese kann die Form einer zweckgebundenen Hardware für die Wandlung/Aufbereitung eines spezifischen Datentyps annehmen, oder sie kann eine durch Software konfigurierbare Hardware sein, die mehrere Formate ohne Unterbrechung oder Verzögerung handhaben könnte, wenn sich Formate ändern. Sie könnte andernfalls beliebige einer Anzahl von Zwischenformaten annehmen. Bei all diesen Ausführungsformen ist der Zweck der Schnittstelleneinheit 216 der folgende. Falls die Funktion des Empfangs digitaler Daten bereitgestellt wird, besteht der Zweck der Schnittstelleneinheit 216 darin, solche empfangenen digitalen Daten von einem nachstehend beschriebenen Codierer/Decodierer 220 entgegenzunehmen und diese Daten in ein analoges oder digitales Format umzuwandeln, das für die Übertragung auf dem Datenmedium 212 geeignet ist, und jegliche Aufbereitung dieser Signale bereitzustellen, die für das Datenmedium 212 geeignet ist, wodurch diese Daten in ein paralleles Format umgewandelt werden, falls das Datenmedium 212 ein paralleles digitales Format benötigt. Falls die Funktion des Empfangs analoger Daten bereitgestellt ist, besteht der Zweck der Schnittstelleneinheit 216 darin, diese empfangenen analogen Datensignale entgegenzunehmen, jegliche Aufbereitung dieser analogen Signale bereitzustellen, die für das Datenmedium 212 geeignet ist, und sie dem Datenmedium 212 zuzuführen. Der Zweck der Schnittstelleneinheit 216 bei der Übertragung von Daten besteht, falls die Funktion der Übertragung analoger Daten bereitgestellt wird, darin, analoge Signale zu nehmen und sie geeignet dem Codierer/Decodierer 220 bereitzustellen, oder, falls die Funktion der Übertragung digitaler Daten bereitgestellt wird, serielle oder parallele digitale Daten entgegenzunehmen und diese Daten geeignet dem Codierer/Decodierer 220 bereitzustellen, wodurch diese Daten in ein serielles Format umgewandelt werden, falls die dem Datenmedium 212 in einem parallelen Format zugeführt werden. Die Technik der Schnittstellen ist reif und wohlbekannt, und der Aufbau und der Betrieb einer solchen Schnittstelleneinheit, die für den speziellen Zusammenhang geeignet ist, auf den die OWL 210 angewendet wird, liegt innerhalb des Fachleuten zugänglichen Bereichs.
Die Schnittstelleneinheit 216 ist durch eine Zweiwege-Datenverbindung 218 mit einer Codierer-/Decodierereinheit 220 verbunden. Die Codierer-/Decodierereinheit 220 weist ebenfalls einen herkömmlichen Aufbau und einen herkömmlichen Betrieb auf. Sie codiert serielle Daten von der Schnittstelleneinheit 216 bei Bedarf für die Übertragung und decodiert empfangene Daten, die der Schnittstelleneinheit 216 bereitgestellt werden. Die Codierung kann auch das Parzellieren der Daten in Pakete, das Hinzufügen von Betriebs/Verwaltungs/Wartungs-("OAM")-Daten von einem Verbindungssteuer ungs-DSP/einer Verbindungssteuerungs-Mikrosteuereinrichtung 238, wie nachstehend beschrieben wird, und/oder das Hinzufügen von Fehlerkorrektur/Erkennungs-Informationen einschließen. Das Decodieren kann auch das Extrahieren der Daten aus empfangenen Paketen, das Extrahieren von OAM-Informationen für den Verbindungssteuerungs-DSP/die Verbindungssteuerungs-Mikrosteuereinrichtung 238 und/oder das Ausführen einer Fehlerkorrektur/-erkennung einschließen. Die Technik der Codierung/Decodierung ist reif und wohlbekannt, und der Aufbau und der Betrieb einer solchen Codier-/Decodiereinheit, die für den speziellen Zusammenhang geeignet ist, auf den die OWL 210 angewendet wird, liegen innerhalb des Fachleuten zugänglichen Bereichs. Beispielsweise sind Codierer/Decodierer für das Ethernet-Protokoll, das Protokoll des asynchronen Übertragungsmodus ("ATM"), das SONST-Protokoll, das Token-Ring-Protokoll usw. auf dem Fachgebiet alle wohlbekannt und können fallweise für die Codierer-/Decodierereinheit 220 verwendet werden.
Eine tief greifende Erörterung der allgemeinen Prinzipien der Implementation und des Betriebs sowohl der Schnittstelleneinheit 216 als auch der Codierer-/Decodierereinheit 220 kann in "Digital Modulation and Coding", Stephen G. Wilson, Prentice Hall, Upper Saddle River, N. J., 1996, gefunden werden. Spezifische Prinzipien der Implementation und des Betriebs für solche Einheiten in Verbindung mit dem Ethernet-Protokoll können in "Gigabit Ethernet Handbook", Stephen Saunders, McGraw Hill, New York, NY, 1998, gefunden werden. Zusätzlich sind zahlreiche Standardkomponenten für die Implementation dieser Einheiten verfügbar. Beispielsweise bietet Texas Instruments Inc., wiederum im Ethernet-Zusammenhang, die "10/100 Ethernet PHY"-Komponente an, die als die Schnittstelleneinheit 216 verwendet werden kann. Zusätzlich bietet Texas Instruments Inc. die "TNETE2201B, 1.25-Gigabit Ethernet Transceiver"-Komponente an, die als die Codierer-/Decodierereinheit 220 verwendet werden kann. Beispiele von Codierschemata umfassen das Ethernet, "Fiber Channel" und den asynchronen Übertragungsmodus sowie IEEE 1394.
Die Codierer-/Decodierereinheit 220 ist durch eine Zweiwege-Datenverbindung 222 mit einer optischen Transceivereinheit ("OTU") 224 verbunden. Die OTU 224 wirkt als ein Elektrisch-zu-Licht- und als ein Licht-zu-elektrisch-Wandler. Sie enthält eine Lichtquelle in der Art eines Lasers oder einer Leuchtdiode, Steuerelektronik für die Lichtquelle, einen Photodetektor zum Umwandeln des empfangenen Lichts in elektrische Signale und Verstärker zum Verstärken der elektrischen Signalstärke auf jene, die mit dem Decodierer kompatibel ist.
Die OTU 224 kann auch einen herkömmlichen Entwurf aufweisen. Beispielsweise stellt TTC-2C13, erhältlich von TrueLight Corporation aus Taiwan, eine vorteilhafte und kostengünstige optische Transceivereinheit bereit, die nur eine einzige +5 V-Leistungsversorgung benötigt, welche wenig Leistung verbraucht und eine hohe Bandbreite bereitstellt. Es sei jedoch bemerkt, dass OTU-Einheiten mit einem herkömmlichen Entwurf eine nicht optimale Funktionsweise bereitstellen können, weil diese Einheiten typischerweise für das Senden und Empfangen von Licht von Fasern ausgelegt sind. Dies führt zu drei Problemen, die der Entwickler beachten sollte. Erstens ist Licht in solchen Einheiten eingeschlossen und unterliegt demgemäß nicht den gleichen Augensicherheitserwägungen wie offene optische Systeme wie jene gemäß der vorliegenden Erfindung. Folglich können solche Einheiten eine sehr hohe Leistung aufweisen. Zweitens wird Licht zu einer Faser übertragen, so dass optische Anforderungen auftreten, die von jenen verschieden sind, bei denen eine Kollimation benötigt wird, wie gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Drittens wird Licht durch solche Einheiten von einer schmalen Faser empfangen, und diese Einheiten haben daher gewöhnlich kleinere Detektorflächen als für Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erwünscht ist. Demgemäß wird es als vorteilhaft angesehen, einen Transceiver mit einer Photodiode und einer optischen Konstruktion zu montieren, so dass die maximale Lichtmenge aus einem gegebenen Gesichtsfeld gesammelt wird. Hierfür ist eine möglichst große Photodiode erforderlich, wobei die Obergrenze durch solche Faktoren, wie die Geschwindigkeit und Kosten der Photodiode, beeinflusst wird. In jedem Fall ist eine bevorzugte Lichtquelle ein oberflächenemittierender Laser mit einem vertikalen Resonator, der manchmal als VCSEL-Laserdiode bezeichnet wird. Solche Laserdioden haben vorteilhafterweise einen emittierten Strahl mit einem im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt, einen schmalen Emissionskegel und eine geringe Abhängigkeit von der Temperatur.
Die optische Transceivereinheit 224 ist durch eine Zweiwege-Datenverbindung 226 mit einem optischen Modul 228 verbunden. Das optische Modul 228 enthält optische Komponenten zum Kollimieren oder Fokussieren des vom Transceiver ausgehenden Lichts 254, einen Mikrospiegel, der beispielsweise durch nachstehend dargestellte und beschriebene elektromagnetische Spulen gesteuert wird, zum Lenken des kollimierten Lichts in Richtung einer zweiten OWL (nicht dargestellt), mit der die OWL 210 kommuniziert, und eine Empfangsoptik zum Konzentrieren des von der zweiten OWL empfangenen Lichts auf einem Transceiver-Photodetektor, der in dem optischen Modul 228 enthalten ist. Die Empfangsoptik kann einen entweder flachen oder gekrümmten Steuerspiegel zum Richten des Lichts auf den Photodetektor aufweisen. Zusätzliche Photodetektoren können angrenzend an den Hauptphotodetektor für die Lichtdetektion in Zusammenhang mit einem Steueruntersystem (nicht dargestellt) zum Steuern des Steuerspiegels und zum Maximieren des Lichteinfangs am Photodetektor bereitgestellt werden. Das optische Modul 228 kann auch ein spektrales Filter 230 zum Filtern von Umgebungslicht aus dem ankommenden Signallicht 256 enthalten. Das optische Modul 228 wird nachstehend detailliert beschrieben. Es ist jedoch zu verstehen, dass das hier beschriebene optische Modul 228 lediglich eine bevorzugte Ausführungsform ist und dass auch andere Variationen möglich sind. Beispielsweise braucht kein Mikrospiegel verwendet zu werden, sondern es kann vielmehr jede steuerbare Strahlsteuervorrichtung verwendet werden, welche die Richtung des Lichtstrahls ändert, ohne die Orientierung des Lichtemitters zu ändern. Zusätzlich besteht eine Grundfunktion des optischen Moduls 228 darin, dass es das Licht ausreichend zu einem Strahl kollimiert, der (1) im Wesentlichen in die reflektierende Fläche des Mikrospiegels passt und (2) die minimale erfassbare optische Leistungsdichte über die Entfernung der Verbindung bewahrt. Laserdioden erfüllen diese Kriterien im Allgemeinen und sind daher bevorzugt. Leuchtdioden ("LED") und andere Lichtquellen können jedoch auch so eingerichtet werden, dass sie diese Kriterien erfüllen. Es sei bemerkt, dass sich der Begriff "Mikrospiegel" hier auf eine Vorrichtung bezieht, die ein drehbares Spiegelelement aufweist, wobei das Spiegelelement eine Masse aufweist, die nicht größer als acht Gramm ist.
Für optische Drahtlosverbindungen über große Entfernungen, wo die höchstmögliche optische Leistungsdichte am Empfänger für eine robuste Übertragung benötigt wird, sollte der Abschnitt des optischen Senders gemäß dieser Ausführungsform vorzugsweise so ausgewählt werden, dass eine Divergenz von weniger als 0,5 mrad erreicht wird, was im Gegensatz zu vorstehend erwähnten Systemen aus dem Stand der Technik steht, die Divergenzen im Bereich von 2,5 mrad aufweisen. Eine Divergenz von weniger als 0,5 mrad führt zu einer optischen Dichte, die größer als das 25Fache der optischen Dichte der Systeme aus dem Stand der Technik ist, was für die gleiche empfangene optische Leistungsdichte einer 5 Mal so langen oder noch längeren Reichweite entspricht.
Der Abschnitt des optischen Empfängers gemäß dieser Ausführungsform sollte so ausgewählt werden, dass er eine mittlere Größe aufweist, wobei er vorzugsweise einen Durchmesser im Bereich von 0,5 Millimeter (mm) bis 1 Zentimeter (cm) aufweist. Falls der Durchmesser viel kleiner als 0,5 mm ist, kann es schwierig sein, genug des auf den Empfänger gerichteten Lichts zu sammeln. Falls der Durchmesser andererseits viel größer als 1 cm ist, kann das Ansprechen des Detektors bis zu dem Punkt vermindert werden, wo die Funktionsweise des Systems beeinträchtigt wird.
Es sei auch bemerkt, dass gemäß manchen Ausführungsformen mehr als eine optische Transceivereinheit 224 bereitgestellt werden kann, beispielsweise um mehrere Wellenlängen zum Übertragen von Informationen über eine einzige Verbindung bereitzustellen, um die Bandbreite einer gegebenen OWL-Verbindung zu vergrößern. Dies beinhaltet das Erzeugen von Lichtstrahlen mit mehreren Wellenlängen und das Sammeln und Trennen dieser getrennten Lichtstrahlen. Auf dem Fachgebiet sind zahlreiche Vorrichtungen und Verfahren bekannt, um dies zu erreichen.
Das optische Modul 228 ist durch einen optischen Weg 232 mit einem positionsempfindlichen Detektor ("PSD") 234 verbunden. Der PSD 234 misst die Winkelauslenkung des Mikrospiegels in zwei Ebenen durch Erfassen der Position eines Lichtflecks auf einem Sensor im PSD 234. Die analogen Signale, welche diese Winkelauslenkungen darstellen, werden in Signale umgewandelt und auf Leitungen 236 zu einem digitalen Signalprozessor ("DSP") 238 zur Steuerung des Mikrospiegels im optischen Modul 228 in einer geschlossenen Regelschleife gesendet. PSD sind auf dem Fachgebiet wohlbekannt, und der PSD 234 kann ein beliebiger einer Vielzahl von Typen, einschließlich eines Einzeldioden-Si-PSDs, einer CMOS-Photodetektoranordnung und dergleichen, sein. Der PSD 234 muss lediglich in zwei Richtungen die Position eines auf ihn fallenden Lichtflecks erfassen und als Ausgabe digitale Signale bereitstellen, welche diese Position darstellen. Es sei jedoch bemerkt, dass die Verwendung analoger Steuersignale bei der Verwirklichung der vorliegenden Erfindung nicht notwendig ist. Andere bekannte Steuersignalansätze können auch verwendet werden. Beispielsweise kann eine Impulsbreitenmodulation verwendet werden, um diese Steuerung bereitzustellen. Diese Wahlmöglichkeiten für das Steuersystem sind Durchschnittsfachleuten verständlich.
Zusätzlich zum Empfang der Signalleitungen 236 vom PSD 234 sendet der DSP 238 Spulensteuersignale auf Leitungen 240 zu einem Satz von Spulen-Digital-Analog-Wandlern ("D/A") 242. Die D/A 242 sind wiederum durch Leitungen 244 mit einem nachstehend dargestellten und detailliert beschriebenen entsprechenden Satz von Spulen im optischen Modul 228 verbunden. Der DSP 238 ist auch verbunden, um Daten auf einer Leitung 246 auf einer Leitung 248 zu einer Sekundärverbindung 250 zu senden und von dieser zu empfangen. Schließlich ist der DSP 238 über eine Leitung 252 verbunden, um OAM-Daten zum Codierer/Decodierer 220 zu senden und von diesem zu empfangen.
Der DSP 238 arbeitet als eine Verbindungssteuerung. Er steuert die Mikrospiegelauslenkungen durch Steuern der Spulenströme durch die D/A 242. Informationen über die momentanen Mikrospiegelauslenkungen werden für eine optionale Steuerung mit einer geschlossenen Regelschleife vom PSD 234 empfangen. Der DSP 238 tauscht auch Informationen über die Sekundärverbindung 250 mit der zweiten OWL aus, um den Strahlsteuerungs-Mikrospiegel in die richtige Richtung zu orientieren, damit die Verbindung eingerichtet und aufrechterhalten wird. Der DSP 238 kann auch OAM-Informationen mit der zweiten OWL über die vom optischen Modul 228 aufrechterhaltene optische Verbindung austauschen.
Der DSP 238 kann ein beliebiger geeigneter DSP sein, von denen viele im Handel erhältlich sind. Optional kann eine Mikrosteuereinrichtung an Stelle des DSPs 238 verwendet werden. Zusätzlich sei bemerkt, dass ein einziger Prozessor mehrere OWL-Verbindungen steuern kann. Diese Fähigkeit kann sehr wertvoll für die Verwendung in einem Netzwerk-Hub sein, wo mehrere Verbindungen von einem einzigen physikalischen Netzwerkschalter ausgehen oder darin enden. Ein einziger DSP könnte in diesen Fällen eine sehr kostenwirksame Steuereinrichtung bereitstellen. In all diesen Fällen sind die Anforderungen an diesen Prozessor eine ausreichend hohe Befehlsverarbeitungsrate, um die spezifizierte Anzahl von Mikrospiegeln zu steuern, und eine ausreichende Anzahl von Ein-/Ausgabeports ("E/A-Ports") zum Verwalten von Steueruntersystemvorrichtungen und Peripheriefunktionen. Ein geeigneter DSP für viele solcher Ausführungsformen ist ein DSP aus der C5x-Familie von DSP-Mikroprozessoren von Texas Instruments Incorporated.
Die Sekundärverbindung 250 wird verwendet, um Informationen niedriger Bandbreite zwischen den OWL zu übertragen. Diese Informationen können verwendet werden, um durch Übertragen der Stärke des empfangenen Signals beim Einrichten der optischen Verbindung zu helfen. Die Sekundärverbindung 250 ist eine Verbindung niedriger Bandbreite und kann beispielsweise eine RF-Verbindung in der Art einer Bluetooth-Verbindung oder eine IR-Verbindung in der Art des Typs sein, der in Fernsteuerungen für elektronische Geräte, wie Fernsehgeräte, Videorecorder, HiFi-Systeme und dergleichen verwendet wird. Die Sekundärverbindung 250 könnte auch eine existierende physikalische Verbindung in der Art einer Telefonleitung, einer Netzleitung oder eines anderen existierenden Netzes mit einer niedrigeren Bandbreite sein. Der Aufbau und der Betrieb solcher Verbindungen sind auf dem Fachgebiet wohlbekannt.
Nun wird das optische Modul 228 beschrieben. Diese Einheit ist sehr kompakt, hat eine hohe Arbeitsgeschwindigkeit, ist kostengünstig und zuverlässig im Betrieb. Das optische Modul enthält einen in 2(A) dargestellten Senderabschnitt und einen in 2(B) dargestellten Empfängerabschnitt. Im Senderabschnitt wird von der Lichtquelle 501 in der optischen Transceivereinheit emittiertes Licht durch eine Linse 502 zu einem optischen Strahl 503 fokussiert oder kollimiert. Der optische Strahl 503 wird durch einen Spiegel in einer drehbaren Spiegelanordnung 504 in Richtung 505 reflektiert, wobei der Spiegel in seiner mittleren oder neutralen unbetätigten Position dargestellt ist. Der drehbare Spiegel ist zwischen den beiden entgegengesetzten Extremen beweglich, wobei der optische Strahl 303 an den Extremen entsprechend zu 505', 505'' reflektiert wird. Wenngleich die in 2(A) dargestellte Bewegung des Spiegels eine Bewegung in einer Ebene zeigt, ist eine Spiegelbewegung in einer zweiten Ebene auch beim Betrieb der optischen Drahtlosverbindung enthalten und wird nachstehend beschrieben. Der reflektierte optische Strahl durchläuft einen Strahlteiler 507, der einen Teil der Strahlen 505, 505' und 505'' in Richtung 507, 507' bzw. 507'' zum PSD 234 reflektiert und den Rest des Strahls aus der optischen Drahtlosverbindung heraus durchlässt.
Der Empfängerabschnitt des optischen Moduls enthält Optik 510 zum Konzentrieren des ankommenden Lichts 511 auf die Photodiode 509 in der optischen Transceivereinheit, um das empfangene optische Signal zu vergrößern. Die Optik kann eine Abbildungsoptik sein, bei der sich die Photodiode in der Brennebene befindet, oder sie kann eine nicht abbildende Optik in der Art eines Winston-Kegels sein.
Die drehbare Spiegelanordnung 304 wird nun detailliert beschrieben.
Die in 3 dargestellte Spiegelanordnung 41 weist einen Rahmenabschnitt, einen zwischenstehenden kardanischen Aufhängungsabschnitt und einen inneren Spiegelabschnitt, der vorzugsweise aus einem Stück Kristallmaterial, wie Silicium, gebildet ist, auf. Der Spiegelabschnitt kann vorteilhafterweise auch aus einem geeigneten Material, wie Aluminium, Edelstahl oder Berylliumkupfer, bestehen. Das Silicium wird geätzt, um einen äußeren Rahmenabschnitt 43 bereitzustellen, der eine Öffnung aufweist, in dem der zwischenstehende ringförmige kardanische Aufhängungsabschnitt 45 an entgegengesetzten Gelenkstellen 55 entlang einer ersten Achse 31 angebracht ist. Ein innerer zentral angeordneter Spiegelabschnitt 47 mit einem darauf zentral angeordneten Spiegel 29 ist an Gelenkabschnitten 55 auf einer zweiten Achse 35, die unter 90 Grad zur ersten Achse steht, am kardanischen Aufhängungsabschnitt 45 befestigt. Der Spiegel 29, der eine Dicke in der Größenordnung von 100 Mikrometern aufweist, wird an seiner Oberfläche geeignet poliert, um eine Spiegeloberfläche bereitzustellen. Um die notwendige Flachheit bereitzustellen, wird der Spiegel mit einem Krümmungsradius versehen, der größer als etwa 2 Meter ist, wobei zunehmende optische Weglängen einen zunehmenden Krümmungsradius erfordern. Der Krümmungsradius kann durch bekannte Spannungssteuertechniken, beispielsweise durch Polieren auf beiden entgegengesetzten Flächen, gesteuert werden, und durch Abscheidungstechniken für spannungsgesteuerte Dünnfilme kann, falls gewünscht, eine Beschichtung aus einem geeigneten Material auf den Spiegelabschnitt aufgebracht werden, um seinen Reflexionsgrad für spezifische Strahlungswellenlängen zu erhöhen.
Die Spiegelanordnung 41 weist auch ein erstes Paar von Permanentmagneten 53 auf, das am kardanischen Aufhängungsabschnitt 45 entlang der zweiten Achse angebracht ist, und ein zweites Paar von Permanentmagneten 53 ist an Verlängerungen 51 angebracht, welche sich vom Spiegelabschnitt 47 entlang der ersten Achse nach außen erstrecken. Zum symmetrischen Verteilen der Masse um die beiden Drehachsen, um dadurch eine Oszillation bei einem Schock und Vibrationen zu minimieren, weist jeder Permanentmagnet 53 vorzugsweise einen Satz aus einem oberen Magneten 53a, der unter Verwendung herkömmlicher Befestigungstechniken, wie Indiumbonden, an der oberen Fläche der Spiegelanordnung 41 angebracht ist, und einem justierten unteren Magneten 53b, der ähnlich an der unteren Fläche der Spiegelanordnung befestigt ist, auf, wie in den 3a–3d dargestellt ist. Die Magnete jedes Satzes sind seriell angeordnet, beispielsweise in der in 3c angegebenen Nord-/Südpolanordnung. Es gibt, abhängig von den gewünschten magnetischen Eigenschaften, mehrere mögliche Anordnungen der vier Sätze von Magneten, die verwendet werden können, wie beispielsweise solche, bei denen alle gleichen Pole nach oben gerichtet sind oder zwei Sätze gleicher Pole nach oben gerichtet sind und zwei Sätze gleicher Pole nach unten gerichtet sind, oder drei Sätze gleicher Pole nach oben gerichtet sind und ein Satz gleichen Pols nach unten gerichtet ist.
Durch Anbringen des kardanischen Aufhängungsabschnitts 45 am Rahmenabschnitt 43 durch Gelenke 55 wird eine Bewegung des kardanischen Aufhängungsabschnitts 45 um die erste Achse 31 bereitgestellt, und durch Anbringen des Spiegelabschnitts 47 am kardanischen Aufhängungsabschnitt 45 durch Gelenke 55 wird eine Bewegung des Spiegelabschnitts in Bezug auf den kardanischen Aufhängungsabschnitt um die zweite Achse 35 erhalten, wodurch eine unabhängige, ausgewählte Bewegung des Spiegelabschnitts 47 entlang zwei verschiedenen Achsen ermöglicht wird.
Die mittlere oder neutrale Position der Spiegelanordnung 41 ist in 3a dargestellt, wobei es sich um einen Schnitt durch die Anordnung entlang einer Linie A-A aus 3 handelt. Eine Drehung des Spiegelabschnitts 47 um die Achse 35 unabhängig vom kardanischen Aufhängungsabschnitt 45 und/oder vom Rahmenabschnitt 43 ist in 3b dargestellt, wie durch den Pfeil angegeben ist. 3c zeigt die mittlere Position der Spiegelanordnung 41, ähnlich jener, die in 3a dargestellt ist, jedoch entlang einer Linie B-B aus 3. 3d ähnelt 3c, es sind darin jedoch Drehungen des kardanischen Aufhängungsabschnitts der Spiegelanordnung dargestellt. Eine Drehung aus dem kardanischen Aufhängungsabschnitt 45 und dem Spiegelabschnitt 47 heraus um die Achse 31, unabhängig vom Rahmenabschnitt 43, ist in den 3a–3d dargestellt, wie durch den Pfeil angegeben ist. Die vorstehend erwähnte unabhängige Drehung des Spiegels 29 des Spiegelabschnitts 47 um die zwei Achsen ermöglicht das Richten des optischen Strahls 13 nach Bedarf durch die optischen Schaltereinheiten.
Um die Gelenke 55 vor einem Schock in der Ebene während der Handhabung und des Versands zu schützen, sind entsprechend einem optionalen Merkmal der Erfindung Anschläge 57 bereitgestellt, wie am besten in den 4 und 5 dargestellt ist, welche vergrößerte Schnittansichten entlang einer Linie 5-5 in 3a sind. An diesem Punkt sei bemerkt, dass die Spiegelanordnung eine Dicke in der Größenordnung von 100 Mikrometern aufweist, während das Gelenk 55 mit der gleichen Dicke eine Breite in der Größenordnung von 10 Mikrometern aufweist, wodurch senkrecht zur Oberfläche der Anordnung eine robuste Stärke bereitgestellt wird. Um einen Schutz vor einer übermäßigen Bewegung in einer Ebene 90 Grad zur Achse des Gelenks, d. h. zur Achse 31, bereitzustellen, sind zusammenwirkende Flächen 61 am kardanischen Aufhängungsabschnitt 45 und 63 am Rahmenabschnitt 43 auf beiden Seiten jedes Gelenks 55 ausgebildet und erstrecken sich im Wesentlichen parallel zur Achse 31. Die Flächen 61 und 63 sind in einem ausgewählten Abstand, beispielsweise 10 Mikrometer, getrennt angeordnet. Um eine geringere Bewegung in der Ebene bereitzustellen, ist ein Vorsprung 65, der sich von der Fläche 63 zur Fläche 61 erstreckt, in einem gewählten Abstand, wie beispielsweise einem Abstand von 5 Mikrometern, ausgebildet. Es wird verständlich sein, dass dieser Vorsprung falls gewünscht an der Fläche 61 statt der Fläche 63 bereitgestellt werden könnte. Ähnliche Anschläge sind am Spiegel und an den kardanischen Aufhängungsabschnitten bereitgestellt, um einen Schutz vor einer Bewegung der Gelenke 55 in der Ebene in Bezug auf die Achse 35 bereitzustellen.
Gemäß einem anderen optionalen Merkmal des Spiegels sind abwärts verriegelbare Ansätze, die jedem Gelenk zugeordnet sind, bereitgestellt. Wie in 6 dargestellt ist, wobei es sich um ein Beispiel handelt, das ein solches Gelenk 55 zeigt, erstreckt sich ein Brückenabschnitt 67 vom kardanischen Aufhängungsabschnitt 45 zum Rahmenabschnitt 43 und verriegelt die zwei Abschnitte zusammen mit dem Isolieren des Gelenks 55 von allen normalen Herstellungsspannungen. Bei dem geeigneten Herstellungsschritt wird in den Brückenabschnitt 67 geschnitten, wodurch ein Spalt 69 bereitgestellt wird, wie in 6a dargestellt ist, der eine normale Drehung des kardanischen Aufhängungsabschnitts 45 in Bezug auf den Rahmenabschnitt 43 um das Gelenk 55 ermöglicht. Hierdurch wird ein geeigneter Spannungsschutz für alle Gelenke bereitgestellt und die Herstellungsausbeute erheblich verbessert.
Mit Bezug auf 3 sei bemerkt, dass die Verlängerungen 51 vorzugsweise mit sich seitlich erstreckenden Ansätzen 55a versehen sind, welche verwendet werden können, um den Spiegelabschnitt während der Montage herunterzuklemmen und dadurch einen zusätzlichen Spannungsschutz bereitzustellen.
Die bewegliche Spiegelanordnung 41 ist in einem Hohlraum 81a eines Kopfs 81 aufgenommen, der ein Teil des in den 8–8d dargestellten Spiegelanordnungsgehäuses ist. Der Kopf 81 besteht aus einem geeigneten Material, wie im Fall eines hermetischen Gehäuses Keramik, und aus Kunststoff, wenn eine hermetische Dichtheit nicht erforderlich ist, und er hat einen umlaufenden Rand 81b, der innerhalb des Hohlraums 81a ausgebildet ist, an dem der Rahmenabschnitt 43 der Spiegelanordnung 41 aufgenommen ist. Eine Bodenwand 81c ist von dem Rand 81b beabstandet, um einen Freiraum für die Bewegung des kardanischen Aufhängungsabschnitts 45 und des Spiegelabschnitts 47 bereitzustellen. Ausnehmungen 81d sind in der Bodenwand 81c mit jedem Satz von Magneten 53 ausgerichtet ausgebildet, um einen Bewegungsfreiraum für die unteren Magneten 53b bereitzustellen. Die Größe der Öffnung der Ausnehmungen 81d wird so klein wie möglich gehalten, wodurch eine geeignete Bewegung der Magnete ermöglicht wird, um es zu erleichtern, dass die Wand 81a so dünn wie praktisch möglich gemacht wird, beispielsweise 125 Mikrometer.
Der Magnetantrieb für die Magnete weist vier Luftspulen 91a–91d (zwei sind in den 8c–8d dargestellt) auf, die jeweils wiederum auf einen Spulenkörper gewickelt sind, der an einem Montageträger 85 montiert ist und mit jeweiligen Ausnehmungen 81d und Magneten 53 ausgerichtet ist. Der Spulenkörper und der Träger bestehen aus einem geeigneten Material für eine gute Wärmeübertragung, eine gute magnetische Dämpfung und eine gute Festigkeit, wie Aluminium. Die Luftspulen sind unter Verwendung von Materialien mit einer hohen elektrischen Leitfähigkeit, wie Kupfer, gewickelt. Der Spulenkörper hat eine Luftspule, die in der Nähe des oberen Endes 89a des Spulenkörpers 89 angeordnet ist, so dass die Luftspule so dicht wie möglich bei den Magneten 53, beispielsweise in einem Abstand von 200 Mikrometer davon, liegt, um eine vollständige Spiegeldrehung unter Verwendung einer minimalen Leistung zu ermöglichen.
Ein elektrischer Kabelstrang 87 ist für die erforderlichen elektrischen Verbindungen mit der Baugruppe 99 der Mikrospiegelanordnung bereitgestellt und weist eine lang gestreckte Flex-Schaltung 87 auf, an der an einem Ende ein Stecker 95 zur Verbindung mit einem Steuersystem (bei 100 in 8a angegeben) angebracht ist. Eine Öffnung 87b, welche Spulenkörper 89 aufnimmt, ist am entgegengesetzten Ende ausgebildet. Spulenleitungen 97 sind an geeigneten Bahnen auf der Flex-Schaltung befestigt, wie in 8c–8d dargestellt ist.
Unter besonderem Bezug auf 8 sei bemerkt, dass die Baugruppe 99 der Mikrospiegelanordnung unter Verwendung zusammenwirkender Lagefestlegungsflächen des Montageträgers 85 und eines Abschnitts der Wand 16 der Schalteinheit 15 präzise in der optischen Schalteinheit 15 montiert und orientiert wird. Erste entgegengesetzte geneigte Flächen 107 und 105, die eine etwas konvexe Konfiguration an dem Montageträger 85 bilden, wirken mit jeweiligen zweiten entgegengesetzten geneigten Flächen 103 und 101 zusammen, welche eine etwas konkave oder wiegenförmige Konfiguration an der Bodenwand 16 der Schalteinheit bilden. Ein Montagebolzen 113 ist durch eine Bohrung 111 in dem Träger 85 und ein Gewindeloch 16a in der Wiege in der Bodenwand 16 aufgenommen, um die Baugruppe 99 der Mikrospiegelanordnung innerhalb der optischen Schalteinheit 15 festzuhalten. Die zusammenwirkenden entgegengesetzten Flächen stellen eine präzise Lagefestlegung in zwei Ebenen bereit, während der Bolzen 113 und seine entsprechende Bohrung 111 im Träger 85 und die Gewindebohrung 16a in der Wand 16 eine Lagefestlegung in einer dritten Ebene bereitstellen. Es wird verständlich sein, dass die konvexe und die konkave Konfiguration falls gewünscht umgekehrt werden können und die Flächen weiter durch andere Mittel als durch einen Bolzen, beispielsweise durch Schweißen, aneinander befestigt werden können.
Eine alternative Ausführungsform ist in 9 dargestellt, wobei ein einziger Permanentmagnet 54 zentral auf der Unterseite des Spiegelabschnitts 47 angeordnet ist. Luftspulen 89a–89d befinden sich wie dargestellt an den gleichen Positionen wie bei der Ausführungsform aus den 3–7, und sie können unabhängig erregt werden, so dass das Magnetfeld des Permanentmagneten und jenes der Spulen zusammenwirken, um das geeignete Magnetfeld zum Hervorrufen der Bewegung des Spiegelabschnitts entlang jeder Achse 31 und 35 nach Wunsch zu bewirken. Wenngleich vier Luftspulen dargestellt sind, könnten, falls gewünscht, drei Luftspulen verwendet werden, um das gewünschte Magnetfeld zu erzeugen.
Eine gemäß der Erfindung hergestellte Baugruppe der Mikrospiegelanordnung wies einen Spiegelabschnitt auf, der in der Breite und der Länge etwa 3 mm × 4 mm maß und eine Drehung von etwa 8 Grad um jede der Achsen 31 und 35 aufwies.
Demgemäß ist hier ein neuartiges drahtloses optisches Modem beschrieben, das in der Lage ist, Daten praktisch jeden Typs über eine optische Verbindung durch den Äther zu übertragen. Die übertragbaren Daten können Dateien und/oder Dokumente, Sprache oder Video sein, sie können parallele oder serielle Daten sein, und sie können analoge oder digitale Daten sein. Eine große Vielzahl von Schnittstellen kann verwendet werden, um zu ermöglichen, dass das Modem in Zusammenhang mit einer größeren Vielzahl von Datenmedien, wie LANs, Vorrichtung-zu-Vorrichtung-Kommunikationen, dem Internet usw., verwendet wird. Codierungen und Decodierungen verschiedener Typen können verwendet werden, und es kann eine große Vielzahl von Fehlererkennungen/-korrekturen verwendet werden. All dies wird in einem Modemsystem bereitgestellt, das sehr niedrige Kosten erreicht und daher für eine Verwendung in einer großen Vielzahl von Anwendungen, einschließlich solcher, die eine Person in seinem Heim haben kann, verfügbar ist. Beispielsweise kann ein Benutzer eine OWL gemäß der vorliegenden Erfindung verwenden, um zwei oder mehr Personalcomputer zu verbinden, um ein Heimnetzwerk bereitzustellen. Zusätzlich kann eine OWL gemäß der vorliegenden Erfindung von Datendiensten verwendet werden, welche eine Verbindung zum Heim eines Benutzers bereitstellen, beispielsweise durch die Verwendung mehrerer Verbindungen an Türmen, die über eine Gemeinschaft verteilt sind. Demgemäß gibt es eine große Anzahl und eine große Vielfalt von Anwendungen für OWL, die gemäß den Grundgedanken der vorliegenden Erfindung aufgebaut sind.
Bei der Verwendung von Ausführungsformen der Erfindung kann das folgende Verfahren verwendet werden, um eine drahtlose optische Kommunikationsverbindung einzurichten und zu unterhalten. Es wird angenommen, dass die Sender-OWL eine nicht isotrope Lichtquelle in der Art eines kollimierten Lasers aufweist, die in irgendeinem Format mit den übertragenen Daten moduliert werden kann. Es wird auch angenommen, dass der Sender eine Strahlsteuerfähigkeit hat, um das Licht in einem Bereich von Richtungen (Gesichtsfeld) zu lenken, der größer ist als die Winkelbreite der Lichtquelle. Es wird auch angenommen, dass es möglich ist, den Sender grob auszurichten, so dass die Empfänger-OWL mit einer klaren Sichtlinie innerhalb des Gesichtsfelds des Senders liegt und dass bei einer gegebenen Richtung des Senders der Empfänger in der Lage ist, das ausgesendete Licht zu erfassen. Dies ist in 10 dargestellt, wo ersichtlich ist, dass eine Sender-OWL 280 ein Gesichtsfeld 282 hat. Eine Empfänger-OWL 284 innerhalb dieses Gesichtsfelds 282 empfängt ausgesendetes Licht 286.
Bei einem ersten bevorzugten Verfahren für die Verwendung der vorliegenden Erfindung wird auch angenommen, dass es eine sekundäre Kommunikationsverbindung 288 von der Empfänger-OWL 284 zur Sender-OWL 280 gibt, wie in 12 dargestellt ist. Dieses Verfahren wird in einer drahtlosen optischen Kommunikationsverbindung angewendet, bei der Halbduplex-OWL verwendet werden. Bei diesem Verfahren überwacht die Empfänger-OWL ständig die Intensität des erfassten Lichts, und wenn die Intensität des erfassten Lichts einen Schwellenwert überschreitet, der dem Wert entspricht, der das stochastische Rauschen des Detektors übersteigt, wird davon ausgegangen, dass ein Detektorereignis auftritt. Der Empfänger zeichnet die Zeit und die Intensität des Detektorlichtereignisses sowie die über die sekundäre Kommunikationsverbindung zum Sender gesendeten Daten auf. Bei diesem Verfahren werden die folgenden Schritte ausgeführt:

1. Der Sender wird in etwa mit dem Empfänger ausgerichtet, so dass der Empfänger innerhalb des Gesichtsfelds des Senders liegt.
2. Der Sender wird initialisiert, um mit dem Senden eines konstanten oder veränderlichen optischen Signals zu beginnen und um das optische Signal in einem Winkelmuster zu scannen, so dass, wenn der Scann abgeschlossen ist, das ausgesendete Licht alle Positionen in dem Gesichtsfeld des Senders rechtzeitig gekreuzt hat. Es sei bemerkt, dass der Fleck eine Breite hat. Durch Bereitstellen eines geeigneten Musters für den Strahl kann das Licht alle Punkte in dem Feld des Senders während des Scanns abdecken. Gemäß der bevorzugten Ausführungsform ist das Scannmuster im Wesentlichen eine Spirale, das heißt eine Reihe sich vergrößernder oder verkleinernder Kreise oder Ellipsen, falls das Gesichtsfeld nicht symmetrisch ist. Der Abstand zwischen den Kreisen wird so gewählt, dass der Winkelbereich, der durch den Fleck für zwei aufeinander folgende Kreise abgedeckt wird, überlappend ist. Zum Abdecken des vollständigen Gesichtsfelds, wenn es nicht kreisförmig ist, beispielsweise wenn es rechteckig ist, wird der Radius des Scannmusters weiter vergrößert, es wird jedoch auf das Gesichtsfeld beschränkt, bis das gesamte Gesichtsfeld abgedeckt wurde. Für den Fall eines rechteckigen Gesichtsfelds werden die Ellipsen an den Seiten abgeschnitten, so dass sie im Gesichtsfeld bleiben, bis die Ecken durch das Scannmuster abgedeckt wurden. Nachdem ein Signal erfasst wurde, kann das zweite kleinere Scannmuster eine Spirale sein, die beim letzten Erfassungsereignis zentriert ist. Das zweite Verfahren kann die gleichen Scannmuster wie das erste Verfahren verwenden. Das Muster ist mit der Zeit korreliert, so dass jeder Zeitpunkt während des Scanns einem bestimmten Winkel entspricht. Ein Flussdiagramm für eine bevorzugte Ausführungsform der Prozedur, durch die der Strahl gesteuert wird, so dass er in einer kreisförmigen Spirale gescannt wird, ist in 11 dargestellt. Dies wird nachstehend detailliert beschrieben.
3. Wenn das ausgesendete Licht den Photodetektor des Empfängers kreuzt, tritt ein Detektorereignis auf. Die Zeit und die Intensität für dieses Ereignis werden als Daten aufgezeichnet, und diese Daten werden über die sekundäre Kommunikationsverbindung zum Sender gesendet.
4. Nachdem die Zeit- und Intensitätsdaten empfangen wurden, korreliert der Sender die Zeit- und Intensitätsdaten und bestimmt die vorbestimmte Position, in der sich der Empfänger befindet. Der Sender beginnt dann einen neuen Scann, der an dieser Position zentriert ist. Der neue Scannbereich ist kleiner als der vorhergehende Scannbereich.
5. Wenn das ausgesendete Licht den Empfängerbereich während des neuen Scanns kreuzt, so dass die Intensität des erfassten Lichts größer ist als jene des vorhergehenden Erfassungsereignisses, werden die Zeit und die Intensität dieses neuen erfassten Lichtereignisses aufgezeichnet, und Daten für dieses neue Ereignis werden über die sekundäre Verbindung zum Sender gesendet.
6. Falls die Intensität des Lichts in dem neuen erfassten Lichtereignis größer ist als diejenige des Erfassungsereignisses maximaler Intensität während der letzten Spirale, multipliziert mit einem vorbestimmten Faktor, der größer oder gleich eins ist, werden die Schritte 4 und 5 wiederholt, wodurch der Suchbereich bei jeder Wiederholung verschmälert wird, bis eines der folgenden auftritt: a) Der neue Scann erzeugt kein Erfassungsereignis mit einer Detektorintensität, die größer ist als am Anfangspunkt des Scanns. Der Sender kehrt zum Zentrum des Scanns zurück und verifiziert, dass der Winkel eine kontinuierliche Kette von Erfassungsereignissen mit einer Intensität erzeugt, die für eine genaue Datenübertragung hoch genug ist. In diesem Fall ist das Zentrum des Scanns der optimale Winkel für die Daten übertragung, und der Sender beginnt mit dem Übertragen von Daten. Falls dies nicht der Fall ist, kehrt der Prozess zu Schritt 3 zurück, um den ursprünglichen Scannbereich neu zu scannen. b) Es tritt eine ausreichende Anzahl von Wiederholungen auf, so dass der Scannbereich erheblich kleiner ist als die Winkelbreite der Senderlichtquelle, wobei in diesem Fall der Sender zu dem Winkel zurückkehrt, der dem Erfassungsereignis während des letzten Scanns mit der höchsten Intensität entspricht, und verifiziert, dass der Winkel eine kontinuierliche Kette von Erfassungsereignissen mit einer Intensität erzeugt, die für eine genaue Datenübertragung hoch genug ist. In diesem Fall ist das Zentrum des Scanns der optimale Winkel für die Datenübertragung, und der Sender beginnt mit dem Übertragen von Daten. Falls dies nicht der Fall ist, kehrt der Prozess zu Schritt 3 zurück, um das Gesichtsfeld des Senders neu zu scannen.

Nun wird die Scannprozedur aus 11 beschrieben. Bei der Erörterung aus 11 werden die folgenden Variablen erörtert, wie in Tabelle 1 dargelegt ist. Tabelle 1

Variablen, die in Figur 11 verwendet werden
Variable	Definition
DetSig	Pegel des Signals vom Detektor
DSigMax	Maximaler erfasster Signalpegel
DSigMaxPosX	X-Punkt des erfassten aktuellen maximalen Signals
DSigMaxPosY	Y-Punkt des erfassten aktuellen maximalen Signals
NewSpiralCenterX	Aktuelles Zentrum der Spirale in X-Richtung
NewSpiralCenterY	Aktuelles Zentrum der Spirale in Y-Richtung
RefineLoops	Anzahl der Spiralverfeinerungsschleifen
SpiralRadius	Radius des aktuellen Spiralmusters
Threshold	Signaltrigger über dem Rauschpegel
Xpoint	Aktuelle X-Koordinate
Ypoint	Aktuelle Y-Koordinate

Der Scann beginnt bei 602, wobei der Spiegel eingestellt wird, um den Strahl in das Zentrum des Scannbereichs zu lenken. Der Scannbereich ist als ein Koordinatengitter mit einer horizontalen X-Achse und einer vertikalen Y-Achse dargestellt. Es sei bemerkt, dass auch andere Darstellungen möglich sind und, abhängig von den Umständen und Vorlieben des Programmierers, bevorzugt sein können, wobei beispielsweise ein Winkel- und Radius-Koordinatensystem verwendet werden kann. Xpoint, Ypoint und RefineLoops werden bei 604 auf Null gelegt, während SpiralRadius auf einen zuvor gespeicherten Parameter, nämlich Field of View, gelegt wird, welcher das Gesichtsfeld für die optische Verbindung darstellt. Die eigentlichen X- und Y-Koordinaten des Strahls werden durch den PSD 234 (1) bestimmt und als Xpoint bzw. Ypoint bei 606 gespeichert. Der Pegel DetSig des Signals von dem Detektor wird bei 608 erhalten, und es wird bei 610 festgestellt, ob dieser Signalpegel größer als das aktuelle Maximum DSigMax ist. Falls dies nicht der Fall ist, geht die Prozedur entsprechend einem einfachen Algorithmus, der die Spiralform definiert, bei 612 lediglich zum nächsten Punkt in der Spirale. Falls der Detektorsignalpegel DetSig jedoch größer als DSigMax ist, wird DSigMax auf DetSig zurückgesetzt, und die entsprechenden X- und Y-Positionen des Strahls, nämlich Xpoint bzw. Ypoint, werden bei 614 als die Werte DSigMaxPosX bzw. DSigMaxPosY gespeichert, so dass der Punkt des aktuellen maximalen Signals festgelegt wird. Es sei bemerkt, dass der Wert DSigMax, wie vom Entwickler gewünscht, als ein Anfangswert durch einen anfänglichen gespeicherten Wert vorbelegt wird, der einem Signalpegel über dem Rauschen, beispielsweise 3 bis 10 dB über dem Rauschen, entspricht. Als nächstes wird in der Prozedur bei 616 festgestellt, ob DSigMax größer als der vorbestimmte Schwellenwert Threshold ist. Falls dies nicht der Fall ist, geht die Prozedur bei 612 zum nächsten Punkt in der Spirale. Falls DSigMax jedoch größer als Threshold ist, werden die folgenden Variablen neu festgelegt: RefineLoops wird auf RefineLoops + 1 gelegt, NewSpiralCenterX und NewSpiralCenterY werden auf DSigMaxPosX bzw. DSigMaxPosY gelegt, Threshold wird auf DSigMax(1 + 0,1) gelegt, und SpiralRadius wird auf
gelegt. Hierdurch werden die Anzahl der ausgeführten Schleifen verfolgt, das Spiralzentrum auf das neue Zentrum neu eingestellt, der Schwellenwert um 10% erhöht und der Spiralradius um einen Faktor verringert, der bei jeder Schleife zunimmt und bei 90% beginnt, so dass bewirkt wird, dass sich der Scann in den rechten Fleck 618 "zieht". Die Prozedur kehrt dann zum Messen der Werte Xpoint und Ypoint bei 606 zurück. Bei Rückkehr zu Schritt 612 wird nach der Bewegung zum nächsten Punkt in der Spirale auf der Grundlage des vorstehend erwähnten Spiralformungsalgorithmus bei 620 festgestellt, ob die Spirale abgeschlossen ist. Falls sie es nicht ist, geht die Prozedur zu Schritt 618 und wird wie vorstehend beschrieben fortgesetzt. Falls die Spirale abgeschlossen ist, wird jedoch bei 622 festgestellt, ob der Wert RefineLoop gleich null ist. Falls dies der Fall ist, bedeutet dies, dass die gesamte Spirale abgeschlossen wurde, ohne dass ein über dem vorbestimmten Schwellenwert liegendes Signal erfasst wurde. Daher wird die Prozedur bei 626 unterbrochen, weil der Empfänger bei einem vollständigen Scann nicht gefunden wurde. Falls RefineLoop jedoch nicht null ist, bedeutet dies, dass der Empfänger gefunden wurde und dass nach einer Anzahl von Iterationen keine weitere Erhöhung des erfassten Signalpegels erreicht wurde. Daher fordert die Prozedur bei 624 zum Anhalten auf, weil der Empfänger gefunden wurde und die X- und Y-Positionen für die beste Signalübertragung bestimmt wurden.
Ein Vorteil dieses Verfahrens zum Einrichten einer Verbindung besteht darin, dass der Empfänger nur eine Aufgabe hat, nämlich die Signalintensität zu beobachten und Detektorereignisdaten zum Sender weiterzuleiten. Alle Entscheidungen werden von der Senderverbindungssteuerung vorgenommen.
Es sei bemerkt, dass bei der Ausführung des Verfahrens die Laserausgangsleistung in Bezug auf die Zeitskala des Abtastungsmusters recht konstant sein sollte. Dies kann entweder durch Variieren der Daten mit einem Codierschema in der Art einer 4B/5B-Codierung, die gleiche Anzahlen von Einsen und Nullen hat, auf einer kurzen Zeitskala oder durch Konstanthalten des Lasersignals erreicht werden. Beide Verfahren haben eine Nullfrequenzkomponente (DC-Komponente), jedoch keine niederfrequenten Schwankungen, d. h. weniger als ein MHz, für ein schnelles Ethernet mit einer 4b/5b-Codierung.
Es sei auch bemerkt, dass das Muster kein spiralförmiges Muster zu sein braucht. Es kann jedes beliebige geeignete Suchmuster verwendet werden, wie beispielsweise ein Rasterscann. Wiederum hat der Strahl eine Breite, und es ist wünschenswert, dass unabhängig davon, welches das ausgewählte Muster ist, das Muster Überlappungen hat, so dass das gesamte Gesichtsfeld abgedeckt wird, sobald der Scann abgeschlossen ist.
Nun wird ein zweites Verfahren zur Verwendung von Ausführungsformen der Erfindung beschrieben. Wie beim ersten Verfahren überwacht der Empfänger während dieses Verfahrens ständig die Intensität des erfassten Lichts, und wenn die Intensität des erfassten Lichts einen Schwellenwert übersteigt, der dem Wert entspricht, der das stochastische Rauschen des Detektors übersteigt, wird davon ausgegangen, dass ein Detektorereignis auftritt. Der Empfänger zeichnet die Zeit und die Intensität des erfassten Lichtereignisses als Daten auf, und diese Daten, die diesem Ereignis entsprechen, werden über die sekundäre Kommunikationsverbindung zum Sender gesendet.

1. Der Sender wird in etwa mit dem Empfänger ausgerichtet, so dass der Empfänger innerhalb des Gesichtsfelds des Senders liegt.
2. Der Sender wird initialisiert, um mit dem Senden eines konstanten oder veränderlichen optischen Signals zu beginnen und um das optische Signal in einem Winkelmuster zu scannen, so dass, wenn der Scann abgeschlossen ist, das ausgesendete Licht alle Positionen in dem Gesichtsfeld des Senders rechtzeitig gekreuzt hat. Das Muster ist mit der Zeit korreliert, so dass jeder Zeitpunkt während des Scanns einem bestimmten Winkel entspricht.
3. Wenn das ausgesendete Licht den Photodetektor des Empfängers kreuzt, tritt ein Detektorereignis auf. Die Zeit und die Intensität für dieses Ereignis werden als Daten aufgezeichnet, und diese Daten werden über die sekundäre Kommunikationsverbindung zum Sender gesendet.
4. Der Sender fährt fort, bis der gesamte Scannbereich gescannt wurde. Es wird ein neuer Scannbereich gewählt, der auf dem Winkel zentriert ist, der durch die Zeit festgelegt ist, die dem Detektorereignis höchster Intensität während des vorhergehenden Scanns entspricht. Der neue Scannbereich ist kleiner als der vorhergehende Scannbereich.
5. Wenn das ausgesendete Licht den Empfängerbereich während des neuen Scanns kreuzt, so dass die Intensität des erfassten Lichts größer ist als jene des vorhergehenden Erfassungsereignisses, werden die Zeit und die Intensität des erfassten Lichtereignisses aufgezeichnet, und Daten werden über die sekundäre Kommunikationvserbindung zum Sender gesendet.
6. Falls die Intensität des Lichts in dem neuen erfassten Lichtereignis größer ist als diejenige des Erfassungsereignisses maximaler Intensität während der letzten Spirale, multipliziert mit einem vorbestimmten Faktor, der größer oder gleich eins ist, werden die Schritte 4 und 5 wiederholt, wodurch der Suchbereich bei jeder Wiederholung verschmälert wird, bis eines der folgenden auftritt: a) Der neue Scann erzeugt kein Erfassungsereignis mit einem Detektorintensitätswert, der größer ist als am Anfangspunkt des Scanns. Der Sender kehrt zum Zentrum des Scanns zurück und verifiziert, dass der Winkel eine kontinuierliche Kette von Erfassungsereignissen mit einem Intensitätswert erzeugt, der für eine genaue Datenübertragung hoch genug ist. In diesem Fall ist das Zentrum des Scanns der optimale Winkel für die Datenübertragung, und der Sender beginnt mit dem Übertragen von Daten. Falls dies nicht der Fall ist, kehrt der Prozess zu Schritt 3 zurück, um den ursprünglichen Scannbereich neu zu scannen. b) Es tritt eine ausreichende Anzahl von Wiederholungen auf, so dass der Scannbereich erheblich kleiner ist als die Winkelbreite der Senderlichtquelle, wobei in diesem Fall der Sender zu dem Winkel zurückkehrt, der dem Erfassungsereignis während des letzten Scanns mit der höchsten Intensität entspricht, und verifiziert, dass der Winkel eine kontinuierliche Kette von Erfassungsereignissen mit einer Intensität erzeugt, die für eine genaue Datenübertragung hoch genug ist. In diesem Fall ist das Zentrum des Scanns der optimale Winkel für die Datenübertragung, und der Sender beginnt mit dem Übertragen von Daten. Falls dies nicht der Fall ist, kehrt der Prozess zu Schritt 3 zurück, um das Gesichtsfeld des Senders neu zu scannen.

Ein Vorteil dieses zweiten Verfahrens zum Einrichten einer Verbindung besteht wie beim ersten Verfahren darin, dass der Empfänger nur eine Aufgabe hat, nämlich die Signalintensität zu beobachten und Detektorereignisdaten zum Sender weiterzuleiten. Alle Entscheidungen werden von der Senderverbindungssteuerung vorgenommen. Ein Vorteil gegenüber dem ersten Verfahren besteht darin, dass der Schwellenwert für Detektorereignisse nicht kritisch ist, weil das gesamte Gesichtsfeld gescannt wird und das Detektorereignis höchster Intensität für den nächsten Scann gewählt wird. Daher können störende Detektorereignisse, die nicht in Verbindung mit dem ausgesendeten Licht stehen, oberhalb der Schwelle liegen, falls sie jedoch unterhalb des Detektorereignisses maximaler Intensität liegen, wird der Suchprozess dadurch nicht beeinträchtigt. Im Fall des vorstehend beschriebenen ersten Verfahrens leitet ein Störereignis einen neuen Scannbereich bei einem ungeeigneten Winkel ein. Andererseits besteht der Vorteil des ersten Verfahrens darin, dass es möglicherweise ein schneller auszuführendes Verfahren ist, weil die Scanns beendet werden, sobald ein Detektorereignis auftritt, das größer ist als die vorhergehenden Ereignisse.
Für eine optische Vollduplex-Drahtloskommunikationsverbindung mit Vollduplex-OWL auf jeder Seite der Verbindung wird ein sekundärer Zweiwegekanal bereitgestellt, um Informationen zwischen den OWL zu übertragen. Jede der beiden Sender-Empfänger-Kombinationen (Sender von einer OWL zum Empfänger in der anderen OWL) in der optischen Drahtlosverbindung kann unter Verwendung der vorstehend beschriebenen Schritte für den Halbduplexfall unabhängig eingerichtet werden.
Eine weitere Ausführungsform 300 gemäß der vorliegenden Erfindung ist in 12 dargestellt und wird nun beschrieben, und sie dient dazu, ein analoges Composite-Videosignal unter Verwendung eines von einem Strahlsteuerungs-Mikrospiegel reflektierten kollimierten Lichtstrahls auszusenden. Die Quelle des Videosignals ist ein koaxialer Composite-Videoausgang eines DVD-Players 302. Der DVD-Videoausgang ist mit einer Schnittstelleneinheit 304 verbunden, die zwei schnelle Operationsverstärker 306, 307, beispielsweise THS4052- Operationsverstärker von Texas Instruments, Inc., zum Einstellen des Gleichstrom-Offsets und der Verstärkung des Signals aufweist, so dass die Spannung stets positiv ist und kleiner ist als die maximale Spannung für das Treiben einer Laserdiode. Das Videosignal wird einem ersten Eingang des verstärkenden Operationsverstärkers 307 zugeführt, während der Operationsverstärker 306 mit dem zweiten Eingang des Operationsverstärkers 407 verbunden ist und den Offset für das Ausgangssignal bereitstellt. Der Ausgang der Schnittstelleneinheit 304 ist mit dem Senderabschnitt einer optischen Transceivereinheit 308 verbunden, welche aus einer Laserdiode 309 in der Art der VCT-F85A20 von Lasermate Corporation besteht, welche an einem Rahmen (nicht dargestellt) montiert ist, so dass der Lichtstrahl 310 von der Diode 309 auf eine Linse 312 gerichtet wird. Das Videosignal wird auf diese Weise von einem elektrischen Signal zu einem Lichtsignal transformiert.
Die Lichtausgabe von der Laserdiode 309 wird unter Verwendung der Linse 312, die die gleichen optischen Eigenschaften aufweist wie in Laserpointern verwendete Linsen, kollimiert. Der kollimierte Lichtstrahl 314 wird von einem Silicium-Mikrospiegel 316 in einem optischen Modul 318 reflektiert, wobei die Richtung des austretenden reflektierten Lichts 319 durch den Winkel des Mikrospiegels 316 gesteuert wird. Das austretende Licht 319 wird von einem Strahlteiler 320 in der Art eines Melles Griot # 03BTF051 auf einen PSD 322 zum Messen der Richtung des austretenden Lichts teilreflektiert. Die Mikrospiegelorientierung wird durch eine D/A-Einheit 324 in der Art einer PA-DA12-Karte von Acqutek in einem IBM-kompatiblen Computer 326 gesteuert. Der Computer enthält auch eine drahtlose RF-RS232-Einheit 328 in der Art einer Unilink-Einheit von Wireless Mountain zum Kommunizieren mit einem Computer an dem Empfänger.
Eine weitere Ausführungsform 400 gemäß der vorliegenden Erfindung zum Empfangen eines analogen Composite-Videosignals ist in 13 dargestellt und wird nun beschrieben. Dies ist vorzugsweise der Empfangsabschnitt eines optischen Transceivers, in dem der Sendeabschnitt jener ist, der in Zusammenhang mit 14 beschrieben wurde. Der zu empfangende Lichtstrahl 402, beispielsweise ein Lichtstrahl in der Art des Strahls 319 von der Sendeeinheit 300 (14), wird von einem optischen Modul 404 empfangen, das aus einer Linse besteht, die positioniert ist, um das Licht auf eine 10-mm- PIN-Diode 410 eines optischen Transceivers 408 zu fokussieren. Die Ausgabe der Diode 410 wird durch ein Vorverstärkermodul 412, wie Thorlabs PDA155, dessen Ausgang der Ausgang des optischen Transceivers 408 ist, im optischen Transceiver 408 verstärkt. Das Ausgangssignal des optischen Transceivers 408 wird an einen ersten Eingang eines schnellen Operationsverstärkers 416 in einer Schnittstelleneinheit 414 angelegt. Ein anderer schneller Operationsverstärker 418 ist an einen zweiten Eingang des Operationsverstärkers 416 angeschlossen und stellt einen Offset für den Ausgang des Operationsverstärkers 416 bereit, der der primäre Ausgang 420 des optischen Transceivers 408 ist. Die Schnittstelleneinheit 414 verschiebt und verstärkt demgemäß das Ausgangssignal des optischen Transceivers 408, so dass es mit einem Fernsehgerät kompatibel ist.
Die Schnittstelleneinheit 414 weist auch einen weiteren schnellen Operationsverstärker 422 auf, dessen Eingang an den Ausgang der optischen Transceivereinheit 408 angeschlossen ist. Der Operationsverstärker 422 verstärkt das Signal und sendet es zu einer A/D-Einheit 424 in der Art einer Acqutek PA-AD12 in einem IBM-kompatiblen Computer 426. Der Computer 426 enthält auch eine drahtlose RF-RS232-Einheit 428 zur Kommunikation mit dem Computer auf der Senderseite (nicht dargestellt) über eine RS232-Leitung 430.
Unter der Annahme, dass eine Kommunikationsverbindung unter Verwendung von zwei optischen Drahtlosverbindungs-Transceivereinheiten, wie vorstehend in Zusammenhang mit den 14 und 15 beschrieben, einzurichten ist, wird eine Verbindung durch den Sendercomputer 326 eingerichtet, der eine erste Routine ausführt, welche bewirkt, dass der Mikrospiegel 316 den Lichtstrahl 319 in einem spiralförmigen Muster stetig zunehmender Größe scannt, so dass benachbarte Scanns einander teilweise überlappen, bis eine Erhöhung des Lichtsignals durch den Empfängercomputer 426 erfasst wird, der diese Informationen über die drahtlose RS232-Verbindung 330/430 zum Sendercomputer 324 übermittelt. Der Sendercomputer 324 führt dann eine zweite Routine aus, die den Mikrospiegel veranlasst, den Lichtstrahl in einem kleinen Suchmuster um den Winkel zu scannen, bei dem die Erhöhung des Lichtsignals festgestellt wurde, um die optimale Spiegelorientierung für das Aussenden eines Spitzensignals zu finden. Dieses kleine Suchmuster kann ein sich vergrößerndes Spiralmuster in der Art des ersten Musters, jedoch mit kleineren Abmessungen, sein. Der Computer hält dann die Winkel, während das Videosignal ausgesendet wird.
Wenngleich die vorliegende Erfindung und ihre Vorteile detailliert beschrieben wurden, ist zu verstehen, dass daran verschiedene Änderungen, Substitutionen und Modifikationen vorgenommen werden können, ohne von dem durch die anliegenden Ansprüche definierten Schutzumfang der Erfindung abzuweichen. Beispielsweise können ohne Einschränkung Systeme zusammengestellt werden, die verschiedene der hier einzeln beschriebenen Elemente aufweisen, um beispielsweise einen Netzwerk-Hub oder andere Anordnungen höherer Komplexität als die hier offenbarten Ausführungsformen zu bilden. Bei all diesen Variationen ist der Schutzumfang der Erfindung nur auf die anliegenden Ansprüche beschränkt.

Claims

Optische Sichtlinienverbindung, welche aufweist: einen Sender (280), der eine Quelle (224) aufweist, die einen kollimierten Lichtstrahl zum Senden von Informationen erzeugt, wobei der Sender in eine allgemeine Richtung eines Empfängers (284), der fern vom Sender ist, zeigt, einen beweglichen Mikrospiegel (316) in dem Sender, der in einem Weg des kollimierten Lichtstrahls (314) liegt, um den kollimierten Lichtstrahl zu reflektieren, so dass er auf einen Photodetektor in dem fernen Empfänger (284) fällt, einen Strahlpositionierer, der im Wesentlichen aus einem Signalprozessor (238) besteht, welcher auf die Position des kollimierten Lichts in dem Empfänger (284) anspricht, um die Orientierung des Mikrospiegels (316) zu steuern, so dass der kollimierte Lichtstrahl (314) auf den Photodetektor reflektiert wird, gekennzeichnet durch eine sekundäre Kommunikationsverbindung (288), die zwischen den Signalprozessor (238) und den Empfänger (284) geschaltet ist, um dem Signalprozessor ein Steuersignal zum Steuern der Mikrospiegelorientierung zuzuführen, wobei die sekundäre Kommunikationsverbindung unabhängig von der optischen Verbindung ist.
Optische Verbindung nach Anspruch 1, wobei der Mikrospiegel (316) einen einzigen zweiachsigen drehbaren Spiegel aufweist, der in der Lage ist, Licht in jeder Orientierung innerhalb eines vorbestimmten Gesichtsfelds (282) zu reflektieren.
Optische Verbindung nach Anspruch 1, wobei der Mikrospiegel (316) mehrere Spiegel aufweist, die jeweils in einer einzigen Achse gedreht werden können und in der Lage sind, Licht in jeder Orientierung innerhalb eines vorbestimmten Gesichtsfelds (282) zu reflektieren.
Optische Verbindung nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei der Mikrospiegel (316) aus Silicium hergestellt ist.
Optische Verbindung nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei der Mikrospiegel (316) aus Metall hergestellt ist.
Optische Verbindung nach einem der Ansprüche 1–5, welche weiter eine Schaltung in dem Sender (280) zum Modulieren des kollimierten Lichtstrahls (314) entsprechend einem Datensignal und eine Demodulationsschaltung in dem Empfänger (284) zum Wiedergewinnen des Datensignals aufweist.
Optische Verbindung nach einem der Ansprüche 1–6, wobei die Steuerschleife (288) eine Schaltung zum Erfassen des Einfalls des kollimierten Lichtstrahls auf den Photodetektor und zum Erzeugen eines Erfassungssignals aufweist, wobei das Erfassungssignal das dem Signalprozessor (238) durch die sekundäre Kommunikationsverbindung (288) zugeführte Steuersignal ist.
Optische Verbindung nach einem der Ansprüche 1–7, wobei die Quelle (224), die einen kollimierten Lichtstrahl (314) erzeugt, eine VCSEL-Laserdiode (309) aufweist.
Optische Verbindung nach Anspruch 2, wobei die Modulatorschaltung und die Demodulatorschaltung Daten entsprechend einem Ethernet-Protokollformat codieren und decodieren.
Optischer Sender in einer optischen Sichtlinienverbindung, wobei der optische Sender (280) aufweist: eine Quelle, die einen kollimierten Lichtstrahl (314) innerhalb des Senders (280) erzeugt, wobei der kollimierte Lichtstrahl dazu dient, Informationen zu senden, und einen aus dem Sender heraus gerichteten Weg aufweist, einen beweglichen Mikrospiegel (316), der in den Weg zwischen der Quelle und einem Austrittspunkt des Senders für den kollimierten Lichtstrahl geschaltet ist, und einen Signalprozessor (238) zum Steuern der Orientierung des Mikrospiegels, so dass bei der Verwendung in einer optischen Verbindung der kollimierte Lichtstrahl (314) von dem Mikrospiegel (316) auf einen Photodetektor eines fern vom Sender angeordneten Empfängers (284) reflektiert wird, wobei der Signalprozessor nur auf ein externes Signal anspricht, das von dem Empfänger ansprechend auf die Position des kollimierten Lichts im Empfänger erzeugt wird und entlang einer sekundären Kommunikationsverbindung (288) übertragen wird, die von der optischen Verbindung getrennt ist, und angibt, dass der kollimierte Lichtstrahl auf den Photodetektor fällt.
Sender nach Anspruch 10, wobei der Mikrospiegel (316) einen einzigen zweiachsigen drehbaren Spiegel aufweist, der in der Lage ist, Licht in jeder Orientierung innerhalb eines vorbestimmten Gesichtsfelds (282) zu reflektieren.
Sender nach Anspruch 10, wobei der Mikrospiegel (316) mehrere Spiegel aufweist, die jeweils in einer einzigen Achse gedreht werden können und in der Lage sind, Licht in jeder Orientierung innerhalb eines vorbestimmten Gesichtsfelds (282) zu reflektieren.
Sender nach Anspruch 10, 11 oder 12, wobei der Mikrospiegel (316) aus Silicium hergestellt ist.
Sender nach Anspruch 10, 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikrospiegel (316) aus Metall hergestellt ist.
Sender nach einem der Ansprüche 10–14, welcher weiter eine Schaltung zum Modulieren des kollimierten Lichtstrahls (314) entsprechend einem Datensignal aufweist.
Sender nach einem der Ansprüche 10–15, wobei die Quelle, die einen kollimierten Lichtstrahl (314) erzeugt, eine VCSEL-Laserdiode (309) aufweist.