DE2342345A1

DE2342345A1 - Einrichtung zur uebertragung einer information ueber einen breitgefaecherten lichtstrahl

Info

Publication number: DE2342345A1
Application number: DE19732342345
Authority: DE
Inventors: Herbert Osmers; Walter Rossberg
Original assignee: NORDMENDE; Norddeutsche Mende Rundfunk KG
Current assignee: NORDMENDE; Norddeutsche Mende Rundfunk KG
Priority date: 1973-08-22
Filing date: 1973-08-22
Publication date: 1975-04-17
Also published as: DE2342345B2

Description

Einrichtung zur Übertragung einer In forma über einen breitgefächerten Lichtstrahl.

Stand der Technik

Es ist eine Vielzahl von Lichtsprechanlagen bekannt, bei denen durch Modulation eines meist eng gebündelten Lichtstrahls eine Information, z.B. Sprache, über eine grössere Entfernung übertragen vird. Als Lichtquellen sind Glühbirnen bekannt, deren Helligkeit mit dem Sprachrhythmus schwankt, oder auch Lumineszenz-Dioden. Um die Reichweite zu vergrössern, werden Optiken verwendet, die das Licht am Sender scharf bündeln und am Empfänger teleskopartig sammeln und verstärken.

Aufgabe

Beim vorliegenden Fall besteht die Aufgabe, eine Information, z.B. den Ton eines Fernsehgerätes oder auch eines Rundfunkgerätes mittels eines modulierten Lichtstrahles, vorzugsweise eines Infrarot-Lichtstrahles, nicht scharf gebündelt über eine grosse Entfernung, sondern breitgestrahlt über eine kurze Entfernung, z.B. innerhalb der Wände eines Zimmers, auf mit Lichtempfängern versehene Kopfhörer zu übertragen derart, daß nur die Träger dieser Kopfhörer die Information wahrnehmen, während die übrigen im Raum befindlichen Personen den Ton nicht hören können.

Durch den Fortfall der Bündelung tritt eine breite Streuung des mit Informationsgehalt versehenen Lichtes ein. Da am Lichtempfänger des mit der Information zu speisenden Kopfhörers ebenfalls eine sehr breitgefächerte Erapfangs-Charakteristik vorhanden sein muß, 3teht am Lichtempfänger nur ein winziger Bruchteil der vom Sender abgestrahlten Lichtenergie zur Verfügung. Die nach dem Stand der Technik bekannten Maßnahmen reichen nicht aus, um einen rauschfreien Empfang zu gewährleisten. Es müssen besondere Mittel ergriffen werden, die vom System her eine genügend stör- und verzerrungsarme Übertragung sicherstellen. Die Aufgabe

509816/0379 ~²~

wird mit den in den Ansprüchen 1 bis 6 gekennzeichneten Mitteln gelöst.

Vorteile

Die Vorteile liegen nicht nur im Fortfall des sonst für den Kopfhörer erforderlichen Kabels, wodurch der Hörer nicht mehr in seiner Bewegungsfreiheit behindert wird, sondern vor allem im Rahmen des Umweltschutzes, da unter Anwendung vorliegender Erfindung ein viel grösserer Teil von Hörern von Kopfhörern Gebrauch macht als bishert

Die Eltern von Kleinkindern, deren Schlaf nicht gestört v/erden soll, verschiedene Familienmitglieder, die ver schiedene Programme abhören wollen, xsw.

Das verwendete übertragungsmittel (z.B. Infrarot) ist nicht sichtbar und kann auch durch Wände hindurch den Bereich des Zimmers nicht verlassen und keine Störwirkung auf benachbarte Nachrichten-Anlagen ausüben. Der Fortfall von Optiken und die Gewinnung der Trägerfrequenz mit großem Frequenzhub durch ümmischung unmittelbar aus der Ton-ZF des Fernsehempfängers macht die Anlage preiswert und einfach.

Die Anwendung von Frequenzmodulation erlaubt die Aussteuerung der elektrisch-optischen Wandler mit Rechteck-Spannungen, wodurch ein optimaler Wirkungsgrad erreicht wird. Die relativ* niedrige Frequenz des Trägers und seiner Seitenbänder erlaubt die Anwendung großflächiger Foto-Dioden mit relativ hoher Stromausbeute. Ihre hohe Kapazität dient dabei gMchzeitig als Siebmittel gegen höhere Frequenzen, z.B. die Harmonische des Trägers und dessen Seitenbänder. Es erübrigen sich besondere Siebmittel zum Abschneiden der nicht zum Empfangskanal gehörenden höheren Frequenzen.

-3-

509 8 16/0379

Durch den großen Frequenz-Hub wird Kauschen weitgehend vermieden. Einflüsse von Stör-Lichtquellen, z.B. Raumbeleuchtung, werden durch einen einfachen und preiswerten Bandpass im Empfänger eliminiert, dessen Grenz-Frequenz am oberen Ende des Harmonischen-Spektrtims der Stör-Lichtquellen und dem unteren Ende des Seitenband-Spektrums des frequenzmödulierten Trägers liegt. Das FrequenzSpektrum des Lichtes, das vom Fernsehbildschirm ausgeht, enthält nur minimale Infrarot-Anteile, so das hierdurch In der Praxis keine Störungen auftreten.

Erläuterung der Erfindung

Anhand eines Ausführungsbeispiels wird die Erfindung näher erläutert*

Abb. 1 zeigt die Einrichtung angewendet bei einem Fernsehempfänger und Abb. 2 zeigt ein Frequenz-Schema.

Der in Abb. 1 gezeigte Fernsehempfänger I mit seinem Bildschirm trägt an seiner Vorderfront einen elektrisch-optischen Wandler 3, der in einem breiten Winkel oC Infrarot-Licht In den Raum 4 vor dem Fernsehgerät 1 strahlt. Der Kopf des Zuschauers 5 trägt einen Kopfhörer 6, an dent ein Lichtempfanger 7 angebracht ist, der einen optisch-elektrischen Wandler enthält, der ebenfalls eine breitgefächerte (Winkel β } Empfangs-Charakteristik hat und damit aus dem Raum 4 die dort vorhandene Licht-Informationen aufnehmen kann.

Im freien Raum kann der Zuschauer 5 immer dann den Ton des Fernsehgerätes 1 noch hören, wenn sich innerhalb der Begrenzungen des Winkels (Ju und des Winkels β eine gerade Verbindungslinie zwischen dem elektrisch-optischen Wandler des Fernsehgerätes und dem optisch-elektrischen Wandler des Lichtempfängers herstellen läßt.

-4-

509816/037 5

In einem geschlossenen flaum werden Jedoch die Lichtwellen an vielen Gegenständen und an den iZimusexwäiiden reflektiert, so daß sich die Grexzen der Winkel **- und /S verwischen» 13er gesamte Raum des Zimmers 1st mit modulierten Iiichtwelleii erfüllt, In der Praxis besteht eine völlige Bewegungsfreiheit für üen Zuschauer 5. Er kann anhand der getroffenen und noch zu erläuternden elektrischen Maßnahmen überall ungehindert und ohne Störungen den Fernseh-Ton. hören»

Die besonderen elektrischen Maßnafacaen sind nan folgendes Abb» 2 zeigt das Frequenz—Schema. Auf einer Frequenz-Achse sind die verschiedenen StSr- und ifbertraguxigs-Frequenzen eingezeichnet» Am unteren Ende der Frequenz—Achse, bei loo Hz, liegen die stärksten Störungen_r verursacht durch Baum-Beleuchtung. Diese Störungen haben Harmonische» die sich iaa besonderen bei Leuchtstofflampen zwstv absenkend, jedoch relativ weit zu höheren Frequenzen erstrecken. Aber Auch Glühlampen verursachen bei höheren Harmonischen von loo Hz noch Störungen, da ihr Licht stark Infrarot-haltig ist. Diese Störungen werden im Empfänger in bekannter Weise durch den Sperrbereich eines Bandpasses abgeschnitten.. .

Bei etwa loo kHz liegt der Träger f„. Dieser Träger ist eine Rechteckspannung, die die elektrisch-optischen Wandler ira Sender 3 (Abb. 1) voll ein- bzw» ausschaltet. Dadurch wird der Wirkungsgrad der Anordnung maxiiaiert» Der Träger wird frequenzmoduliert mit einem Hub von etwa * SO kHz, entsprechend dem Hub des Fernseh-Tonsenders» Dies bedeutet, dafi durch Um-Mischen (Oszillator 5,4 MHz) der Tonzwischenfrequenz eines Fernsehgerätes dieser frequenzmodulierte Träger fj mit dem richtigen Frequenz-Hub in einfachster Weise hergestellt werden kann. Zur Gewinnung einer Rechteckspannung wird nach dem ümmischen der Träger f_T in bekannter Weise begrenzt»

Der Träger fy, läfit sich aber auch aus der Niderfrequenz eines eine Ton-Information abgehenden Nachrichtenmittels dadurch herstellen, daß ein spannungsgesteuerter Oszillator (VCO) an den

5133816/0379 "⁵"

niederfrequenten Ausgang des Nachrichtenmittels angeschlossen wird*

Die obere Frequenzbandgrenze für die Frequenz-Modulation des Trägers ist dadurch gegeben, daß eine zwecks höherer Lichtausbeute großflächigere Foto-Diode als optisch-elektrischer Wandler eine große Eigenkapazität besitzt, die die hochfrequenten Schwingungen kapazitiv kurzschließt. So besitzt z^B. eine mit gutem Erfolg feerwendete Foto-Diode mit ca. 2o qmm Oberfläche eine Kapazität von etwa loo pF je nach angelegter Vorspannung. Dies bedeutet in der Praxis, daß die Umwandlung einer Lichtschwingung 100 * 50 kHz noch ohne wesentliche Verluste stattfindet, während die durch dia Rechteckspannung verursachte 3. Harmonische (300 kHz * _15o ^₁J₂) und weitere Harmonische schon soweit geschwächt werden, daß Überschneidungen der Seitenbänder der Harmonischen untereinander zu keinen hörbaren Störungen mehr führen. Die Anwendung einer so bemessenen Foto-Diode hat den Vorteil, daß der genormte Frequenz-Hub der Fernseh-Ton-Sendung benutzt werden kann. Eine noch großflächigere Foto-Diode würde zwar grössere Lichtausbeute bringen. Ihre obere Frequenzgrenze läge aber so tief, daß mit einem geringeren Hub gearbeitet werdenmmüßte, zu dessen Erzeugung wiederum aufwendige Mittel notwendig wären.

Zur Erhöhung der ausgestrahlten Lichtleistung werden in Weiterbildung der Erfindung mehrere Lurainiszenz-Dioden in Reihe geschaltet. Dadurch ergibt sich eine bessere Anpassung an die Ausgangs-Impedanz eines mit Transistoren bestückten LeistungsVerstärkers.

509816/0379

Claims

Patentansprüche

1. Einrichtung zur übertragung einer Information über einen breitgefächerten Lichtstrahl, der von einem Lichtempfänger geringer Richtungsempfindlichkeit empfangen wird, daa durch gekennzeichnet, daß als optischelektrischer Wandler im Empfänger eine großflächige Foto-Diode ohne bündelnde Optik verwendet wird, daß der breitgefächerte Lichtstrahl mit einer Träger-Frequenz moduliert wird, die ihrerseits mit einem sehr großen Hub mit der zu übertragenen Information frequenzmoduliert wird, daß die Trägerfrequenz so niedrig liegt, daß bei maximalem Hub das untere Seitenbandspektrum der Trägerfrequenz die niederfrequenten Frequenzbänder von Störlichtquellen noch nicht wesentlich überschneidet und daß im Empfänger diese niederfrequenten Frequenzbänder von Störlichtquellen durch Siebmittel unterdrückt werden.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennz e i chne t, daß zum Zwecke der übertragung einer Ton-Information die Trägerfrequenz bei etwa loo kHz und der größte Frequenzhub etwa £ 50 kHz beträgt.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Träger zum Zwecke der übertragung eines Fernsehtones durch Ummischen aus der Tonzwischenfrequenz des Fernsehempfängers gewonnen wird.

4. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet , daß der frequenzmodulierte Träger durch einen Multivibrator erzeugt wird, dessen Frequenz spannungsgesteuert ist (VCO).

09816/0379

5. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 4 , -& a d-u'r c h g β k e η η ζ e lehnet *. daß der elektriscäi.'-c^tiscäie Wandler im Lichtsender mit einer Hechteekspanniang wird.

€· Einrichtung nach Anspruch 1 Ms 5 _# äaduzch g e kenn ζ e i c h η e t , daB als elektrisch-optischer Wandler im Lichtsender mehrere in Reihe geschaltete Lumineszenz-Dioden verwendet, werden»

509816/0279

VJ

Leerseite