Brevet FR2765423A1 — publié le 19990101

La présente invention a trait à un composant en vue de la transmission dirigée, bidirectionnelle de données optiques, dans lequel, dans un boîtier en une ou plusieurs parties (3, 18) sont disposés, en tant que constituants, une puce émettrice (10) en vue de l'émission de rayons infrarouges, une puce détectrice (8) en vue de la réception de rayons infrarouges et un système optique (2) avec un axe optique en vue de la concentration des rayons émis et reçus. Un tel dispositif, également appelé émetteur- récepteur, est mis en oeuvre en vue de la transmission de données pour des applications IrDA. La norme IrDA (Infrared Data Association) a été développée en vue de la transmission de données au moyen d'une voie de transmission optique d'un point à un autre. A titre d'exemple, des émetteurs- récepteurs intégrés, qui correspondent à la norme IrDA, peuvent être obtenus, sous l'appellation TFDS 3000 ou TFDS 6000, auprès de la firme TEMIC TELEFUNKEN microelectronic GmbH. Selon l'état de la technique, un émetteur infrarouge (émetteur), un récepteur infrarouge (détecteur) et un circuit intégré de traitement de signaux sont disposés dans un boîtier commun d'un émetteur-récepteur. Un côté de la surface de l'émetteur-récepteur présente deux renflements juxtaposés, en forme de lentilles, au foyer desquels se trouvent respectivement l'émetteur et le récepteur. Ces systèmes optiques sont nécessaires afin d'obtenir le rayonnement de signal dirigé exigé selon la norme IrDA de l'émetteur et la sensibilité dirigée du récepteur. De tels émetteurs-récepteurs présentent l'inconvénient qu'en raison de la disposition juxtaposée de l'émetteur et du récepteur, un système optique distinct est nécessaire, afin d'obtenir le rayonnement de signaux dirigé exigé de l'émetteur et la sensibilité dirigée du récepteur. Ceci induit des coûts élevés en matériau et conduit à des dimensions relativement importantes de l'émetteur-récepteur. Si le circuit intégré, le récepteur et l'émetteur sont superposés, à savoir le récepteur est au-dessus du circuit intégré et l'émetteur au-dessus du récepteur, il en résulte l'inconvénient qu'une partie de l'élément de réception est recouvert par l'élément émetteur et ainsi la sensibilité est réduite. Par suite de la disposition du circuit, du récepteur et de l'émetteur, il est en outre impossible, comme par exemple dans le cas de diodes émettrices de lumière (LED), de disposer l'émetteur dans un réflecteur en forme de cuvette, ce qui, en raison d'un rayonnement non dirigé, conduit à une détérioration de la puissance émise. Par conséquent, l'objet de l'invention est de proposer un composant, qui, malgré des dimensions réduites, procure une sensibilité élevée et une puissance d'émission élevée. Ce problème est résolu grâce à un composant en vue de la transmission dirigée, bidirectionnelle de données optiques, dans lequel, dans un boîtier en une ou plusieurs parties, sont disposés, en tant que constituants, une puce émettrice en vue de l'émission de rayons infrarouges, une puce détectrice en vue de la réception de rayons infrarouges et un système optique avec un axe optique en vue de la concentration des rayons émis et reçus, l'invention étant caractérisée en ce que, concentriquement à l'axe optique et autour des constituants et du système optique, il est disposé un réflecteur de manière à accroître la puissance d'émission et la sensibilité de réception du composant. Les avantages de l'invention résident dans le fait que, pour un émetteur-récepteur, on peut utiliser un système optique commun, d'o il s'ensuit que les dimensions du composant sont considérablement diminuées et les coûts en matériau réduits. Grâce au réflecteur supplémentaire, la puissance d'émission et la sensibilité de l'émetteur- récepteur sont accrues, étant donné que les rayons infrarouges frappant latéralement sont également détectés et appliqués au récepteur et étant donné que les rayons infrarouges émis latéralement par l'émetteur, qui passent devant le système optique, sont rayonnes. Selon une autre caractéristique de l'invention, le réflecteur présente la forme d'un paraboloïde. Selon une autre caractéristique, le réflecteur est formé par un évidement parabolique pratiqué dans le boîtier et dans un alvéole optique. Selon une autre caractéristique, la puce émettrice et la puce détectrice sont disposées au foyer ou au point de convergence du réflecteur. Selon une autre caractéristique, le réflecteur est constitué d'un moulage thermo- ou duroplastique et transparent aux rayons infrarouges. Selon une autre caractéristique, la surface parabolique du réflecteur est rendue réfléchissante par évaporation de métal. Deux exemples de réalisation de l'invention sont expliqués ci-après de façon détaillée et représentés à l'aide des dessins. La Figure 1 représente en coupe un émetteur- récepteur avec réflecteur séparé, la Figure 2 représente en coupe un émetteur- récepteur avec un réflecteur intégré, et la Figure 3 représente en perspective un émetteur-récepteur selon l'état de la technique. Les Figures 1 et 2 représentent un émetteur- récepteur 1 équipé d'une lentille 2, en tant que système optique, d'un boîtier 3 moulé en une matière thermo- ou duroplastique et transparente aux rayons infrarouges et de pattes de raccordement 3, qui sont dirigées vers l'extérieur en tant que partie d'un support 5 sous forme de bande métallique. Un circuit intégré 6 qui sert à l'amplification des signaux est fixé sur le support 5. Une photodiode PIN est disposée sur le circuit intégré 6, en tant que puce réceptrice ou détectrice 8, s'agissant ici d'un produit particulier IrDA, mais qui est fabriqué à l'aide d'une technologie usuelle pour des photodiodes PIN. Sur la puce détectrice 9 est collée concentriquement une puce émettrice 10, qui est constituée, en principe, d'une diode émettrice infrarouge connue. La surface du circuit intégré 6 est supérieure à la surface de la puce détectrice 8, dont la surface est à son tour supérieure à la surface de la puce émettrice 10. La transmission de signaux entre la puce émettrice 10 et le circuit intégré 6 ou entre la puce détectrice 8 et le circuit intégré 6 s'effectue de manière connue à l'aide de fils de liaison 12, qui peuvent être en or, en aluminium ou en un alliage bon conducteur. En vue de la fixation du circuit intégré 6 sur le support 5, de la puce détectrice 8 sur le circuit intégré 6 et de la puce émettrice 10 sur la puce détectrice 8, on utilise par exemple, une colle polyimide, une soudure, une soudure synthétique ou une autre colle synthétique habituelle. Afin d'assurer que la puce émettrice 10 soit fixée de façon conductrice sur la puce détectrice 8, on peut utiliser, pour les différents collages, différents adhésifs ou soudures. La liaison entre le circuit intégré 6 et la puce détectrice 8 peut être conductrice ou non, la préférence étant donnée à la liaison non-conductrice. La Figure 1 représente un émetteur-récepteur 1 équipé d'un boîtier réflecteur distinct 17, la forme du réflecteur 13 correspondant à un paraboloide partiel avec un point focal ou de convergence. A cette fin, il est ménagé dans un boîtier de réflecteur 17 à symétrie de rotation, thermo- ou duroplastique un évidement qui présente une telle forme parabolique. En vue du montage, le boîtier 17 du réflecteur est simplement recourbé au-dessus du boîtier 3 de l'émetteur-récepteur 1. Des becs de retenue 17' assurent l'assemblage du boîtier 17 du réflecteur et du boîtier 3 de l'émetteur-récepteur. Le système optique 2, qui comporte une zone sphérique 16 et dans lequel il s'agit, dans le cas le plus simple, d'une lentille en matière synthétique, et le réflecteur 13 sont réalisés et adaptés l'un à l'autre de telle sorte que, non seulement le rayonnement provenant de la puce émettrice 10 est rayonné de façon optimale, mais également le rayon incident est dévié de façon optimale sur la puce détectrice 8. Ceci est rendu possible par le fait que la puce détectrice 8 et la puce émettrice 10 ne sont pas juxtaposées comme auparavant, mais sont superposées. Il est ainsi possible, vis-à-vis de l'état de la technique, dans lequel un système optique distinct doit être utilisé pour l'émetteur et le détecteur, d'économiser un système optique et de diviser environ par deux la largeur de l'émetteur- récepteur 1. Le réflecteur 13 est disposé autour des constituants 6, 8 et 10 et de la lentille 2, de telle sorte que la puce détectrice 8 et la puce émettrice 10 se trouvent en son point focal ou de convergence. Il assure que, d'une part également des rayons infrarouges 14 tombant à l'extérieur de la lentille 2 sont déviés sur la puce détectrice 8 et que d'autre part des rayons infrarouges 15 émis par la puce émettrice 10, qui passent à droite et à gauche de la lentille 2, sont rayonnes. Ainsi, non seulement la sensibilité de l'émetteur- récepteur 1, mais également la puissance d'émission de celui-ci est accrue de façon notable. La Figure 2 représente, en tant qu'autre exemple de réalisation, un émetteur-récepteur 1, dans lequel un élément optique 18, se composant du réflecteur 13 et de la lentille 2, est posé sur le boîtier 3, le réflecteur 13, dont la forme correspond à uh paraboloïde partiel avec point focal ou de convergence, se prolonge dans le boîtier 3, un évidement également parabolique étant ménagé dans le boîtier 3. Le réflecteur 13 est disposé autour des constituants 6, 8 et 10 et de la lentille 2, de telle sorte que la puce détectrice 8 et la puce émettrice 10 se trouvent en son point focal ou de convergence. Le reste de la structure de l'émetteur-récepteur 1, en particulier la disposition du circuit intégré 6, de la puce détectrice 8 et de la puce émettrice 10 ainsi que de la lentille 2, demeure inchangé vis-à-vis de la disposition représentée sur la Figure 1. Le réflecteur 13 assure que, d'une part également des rayons infrarouges 14 tombant à l'extérieur de la lentille 2 sont déviés sur la puce détectrice 8 et que d'autre part des rayons infrarouges 15 émis par la puce émettrice 10, qui passent à droite et à gauche de la lentille 2, sont rayonnes. Ainsi, non seulement la sensibilité de l'émetteur-récepteur 1 est accrue, mais également son comportement de rayonnement est sensiblement amélioré. Comme pour des raisons techniques de fabrication, un écart A existe entre la lentille 2 et le réflecteur 13, un angle solide minimal a subsiste en tant qu'angle solide dit "mort", dans la zone duquel la réception et l'émission de rayons infrarouges n'est pas possible. Afin de maintenir faible cet angle solide a, il faut ménager un écart A le plus faible possible, car la grandeur de l'écart A détermine la valeur de l'angle solide a. La Figure 3 représente un émetteur-récepteur 1' selon l'état de la technique. Comme la puce détectrice (non visible) et la puce émettrice (également non visible) sont juxtaposées, une lentille distincte 2', 2" est nécessaire, respectivement pour la puce émettrice et la puce détectrice. Ainsi et du fait que les bornes 4 sont extraites séparément du détecteur et de l'émetteur, l'émetteur-récepteur 1' double à peu près de largeur vis-à-vis du dispositif selon l'invention. R E V E N D I C A T I ON S 1. Composant en vue de la transmission dirigée, bidirectionnelle de données optiques, dans lequel, dans un boîtier en une ou plusieurs parties (3, 18), sont disposés, en tant que constituants, une puce émettrice (10) en vue de l'émission de rayons infrarouges, une puce détectrice (8) en vue de la réception de rayons infrarouges et un système optique (2) avec un axe optique en vue de la concentration des rayons émis et reçus, caractérisé en ce que, concentriquement à l'axe optique et autour des constituants (8, 10) et du système optique 2, il est disposé un réflecteur (13), de manière à accroître la puissance d'émission et la sensibilité de réception du composant. 2. Composant selon la revendication 1, caractérisé en ce que le réflecteur (13) présente la forme d'un paraboloïde. 3. Composant selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le réflecteur (13) est formé par un évidement parabolique pratiqué dans le boîtier (3) et dans un alvéole optique (18). 4. Composant selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la puce émettrice (10) et la puce détectrice (8) sont disposées au point focal ou de convergence du réflecteur (13). 5. Composant selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le réflecteur (13) est constitué d'un moulage thermo- ou duroplastique et transparent aux rayons infrarouges. 6. Composant selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la surface parabolique du réflecteur (13) est rendue réfléchissante par évaporation de métal.