CN105074522A - 具有一个或多个对准特征件的光学端口 - Google Patents

Abstract

本文公开光学端口以及使用所述光学端口的装置。所述光学端口包括：安装主体，所述安装主体具有第一凹穴和至少一个用以紧固所述光学端口的安装表面；一个或多个光学元件；以及，安置在所述凹穴中的第一对准特征件，其中所述对准特征件包括可在配对过程中平移的活塞。所述一个或多个光学元件可以是所述安装主体的组成部分或者是分立透镜。在其它实施方案中，所述安装主体可以包括多个凹穴，并且所述凹穴中的一个凹穴可以包括磁铁，用以将插头紧固到所述光学端口。所述光学端口可为可选地具有极简光学端口占用区，从而使得互补式配对光学插头在配对过程中啮合于所述框架的一部分。

Description

具有一个或多个对准特征件的光学端口

相关申请

本申请根据专利法要求2013年3月15日提交的美国专利申请第13/836,325号以及2013年3月15日提交的美国专利申请第13/832,128号的优先权权益，两个申请的内容以全文引用的方式并入本文中。本申请也根据专利法要求2012年12月13日提交的美国临时申请第61/736,629号的优先权权益，所述申请的内容是本申请的基础并且以全文引用方式并入本文中。

技术领域

本公开一般涉及光学端口和并入有所述光学端口的装置。具体而言，本文中所公开的光学端口和装置提供光学端口占用区，所述光学端口占用区具有安置于凹穴中的对准特征件。

背景技术

在很多传统长距离和城域电信网络中，出于如较大带宽容量、介电特性等众多原因，光纤已取代了基于铜的连接。由于消费者对于消费电子装置如智能电话、膝上型计算机、平板计算机等要求更大带宽，因此正考虑使用针对光学信号传输的光纤和光学端口来取代针对这些应用的常规基于铜的连接。然而，与基于铜的连接相比，在消费装置中提供光学连接存在重大挑战。举例而言，如智能电话、膝上型计算机和平板计算机等装置经受粗率的处置和严酷的环境，并且消费者会期望光学连接来应对这些苛刻条件。此外，这些类型的装置在其生命期限中会需要大量的配对/解配循环。

因此，对消费装置和其它装置中的相应光学端口存在未决的需求，这些光学端口需要适应严酷的处理和用户环境以及所述装置的生命期限中所期望的大量配对/解配循环。

发明内容

本公开针对一种用于相应装置的光学端口。所述光学端口包括：安装主体，所述安装主体具有第一凹穴和至少一个用以紧固所述光学端口的安装表面；一个或多个光学元件；以及，安置在所述凹穴中的第一对准特征件，其中所述对准特征件包括可在配对过程中平移的活塞。所述一个或多个光学元件可以是所述安装主体的组成部分或者是分立透镜。所述安装主体还可以包括第二凹穴，而且第二对准特征件安置在所述第二凹穴中，其中所述第一凹穴和所述第二凹穴安置在所述一个或多个光学元件的相对侧面上。所述安装主体还可以包括另外凹穴，并且这些凹穴中的一个凹穴可以包括磁铁，用以将插头紧固到所述光学端口。所述光学端口可为可选地具有极简光学端口占用区，从而使得互补式配对光学插头在配对过程中啮合于所述框架的一部分。

本公开的其它方面针对一种具有光学端口的装置，所述装置具有：框架，所述框架具有开口；光学端口，所述光学端口具有包括第一凹穴的安装主体，而且第一对准特征件安置在所述第一凹穴中，其中所述第一对准特征件包括可在配对过程中平移的活塞。所述光学端口可以包括一个或多个用以传递光学信号的光学元件，其中所述安装主体安置在所述框架中，从而使得一个或多个光学元件暴露在所述框架的所述开口上。所述一个或多个光学元件可以是所述安装主体的组成部分或者是分立透镜。所述安装主体还可以包括第二凹穴，而且第二对准特征件安置在所述第二凹穴中，其中所述第一凹穴和所述第二凹穴安置在所述一个或多个光学元件的相对侧面上。所述安装主体还可以包括另外凹穴，并且这些凹穴中的一个凹穴可以包括磁铁，用以将插头紧固到所述光学端口。所述光学端口可为可选地具有极简光学端口占用区，从而使得互补式配对光学插头在配对过程中啮合于所述框架的一部分。

本公开的又一方面针对一种用于相应装置的光学端口。所述光学端口包括安装主体，所述安装主体具有至少一个用以紧固所述光学端口的安装表面、第一凹穴以及第二凹穴。所述光学端口包括一个或多个光学元件，其中所述安装主体的所述第一和第二凹穴安置在所述一个或多个光学元件的相对侧面上，并且第一对准特征件安置在所述第一凹穴中而第二对准特征件安置在所述第二凹穴中。所述光学端口包括附接到电路板的一个或多个主动元件，所述电路板附接到所述安装主体，其中主动装置中的一个或多个装置与一个或多个光学元件对准。所述光学端口也包括附接到所述安装主体的第一磁铁和第二磁铁。所述光学端口可以包括一个或多个用以传递光学信号的光学元件，其中所述安装主体安置在所述框架中，从而使得一个或多个光学元件暴露在所述框架的所述开口上。所述一个或多个光学元件可以是所述安装主体的组成部分或者是分立透镜。所述安装主体还可以包括第二凹穴，而且第二对准特征件安置在所述第二凹穴中，其中所述第一凹穴和所述第二凹穴安置在所述一个或多个光学元件的相对侧面上。所述安装主体还可以包括另外凹穴，并且这些凹穴中的一个凹穴可以包括磁铁，用以将插头紧固到所述光学端口。所述光学端口可为可选地具有极简光学端口占用区，从而使得互补式配对光学插头在配对过程中啮合于所述框架的一部分。

额外的特征和优点将在以下的详述中阐述，并且在部分程度上，本领域技术人员将从说明书清楚地明白这些特征和优点，或者通过实践如本发明的说明书和其权利要求书以及附图中所描述的实施方案来认识这些特征和优点。

应理解，前述一般描述和以下详述仅是示例性的，并且意图提供用以理解权利要求书的性质和特征的概述或框架。

附图被包括来提供进一步的理解，并且被并入本说明书中并构成本说明书的一部分。附图例示了一个或多个实施方案，并且与说明书一起用于解释各种实施方案的原理和操作。

附图说明

图1为根据本文中所公开的概念的、具有光学端口的装置的透视图；

图2为图1的光学端口的详细透视图，展示处于所述装置的框架上的光学元件；

图3为图1的光学端口的详细透视图，展示被压低的对准特征件，犹如互补式插头附接到所述光学端口；

图4为图1的装置的局部分解透视图，详细展示光学端口；

图5为图4的光学端口的前部分解图；

图6为图4的光学端口的后部分解图；

图7为剖面组装透视图，展示图1的光学端口的细节；

图8和图9为剖面线条图，分别描绘图1的光学端口的细节；

图10为相应透视图，展示说明性互补式插头中用以与图1的装置上的光学端口配对的配对部分；

图11和图12为相应透视图，展示图10的插头与图1的装置上的光学端口的对准和配对；

图13为根据本文中所公开的概念的另一装置的透视图，所述装置具有使用另一类型光学元件的替代光学端口；

图14为与图7的装置相类似的装置的透视图，其中用以固持光学端口的光学元件的结构具有对比色，所以用户可以识别所述装置的框架上的光学端口；

图15为设置在图14的装置上的光学端口的前部分解图；

图16为设置在图14的装置上的光学端口的后部分解图；

图17和图18展示剖面图，示出图14的光学端口在对准特征件分别定位于未配对和配对配置(也就是，对准特征件被压低，犹如互补式插头附接到光学端口)中时的细节；

图19为展示图13和图14的光学端口的细节的剖面线条图；

图20为相应剖面线条图，展示光学元件与图13和图14的光学端口的主动部件的对准；

图21至图23描绘根据本文所公开的概念的、安置在替代性框架配置上的光学端口；以及

图24为用于相应装置的另一光学端口的局部分解透视图，所述光学端口类似于图1的光学端口，但是还包括具有面板的框架，以便使用本文中所公开的概念来提供极简光学端口占用区；

图25为图24的光学端口的前部分解图；以及

图26和图27为剖面图，分别描绘图24和图25的光学端口的细节。

具体实施方式

现在将详细地参考本公开的实施方案，所述实施方案的实施例被例示在附图中。在一切可能的情况下，将在全部附图中使用完全相同或类似的元件符号来指代完全相同或类似的零件。应理解，本文所公开的实施方案仅仅是实施例，其中各个实施例并入有本公开的某些益处。可在本公开的范围内对以下实例做出多种修改和变更，并且不同实例的方面可按不同方式混合以实现其它实例。因此，本公开的真实范围应当根据但不限于本文所描述的实施方案从本发明的整体来理解。

本文公开光学端口以及其中并入有所述光学端口的装置。具体而言，本文中所公开的光学端口和装置提供稳健占用区，其中所述光学端口暴露在所述装置的框架上。因此，所述装置的框架提供配对表面的一部分，用以在与所述装置上的所述光学端口配对过程中啮合于互补式光学插头。所述光学端口在所述装置上提供整洁光滑的光学端口，所述整洁光滑的光学端口具有可以由用户根据需要进行清洁或擦拭的相对较小表面。尽管本申请展示紧固在装置边缘上的光学端口，但是其在所述装置中可以具有任何合适位置或布置。举例而言，所述光学端口可以位于较大表面上，如平板计算机或膝上型计算机的底部。此外，所述光学端口可以具有与本文中所论述的说明性特征件不同的其它对准和/或固位特征件。本文也公开用以制作所述光学端口和/或装置的方法。本文中所公开的光学端口是有利的，因为它们提供稳健且低成本的解决方案，从而解决在消费装置和其它装置中提供光学端口所带来的挑战。

图1为根据本文中所公开的概念的代表性装置100的透视图，所述装置100具有如细节窗口中所示的光学端口10。装置100可以是智能电话、平板计算机、个人装置助理(PDA)、数据存储装置、膝上型或台式计算机、电视机、监视器，或者包括光学端口10的任何其它合适装置。装置100包括框架102，框架102具有光学端口10的一部分，所述部分暴露在框架102上，所述框架102为光学端口10提供大体上齐平的表面安装。所述光学端口中暴露在所述装置的框架上的部分提供配对表面，用以在与所述装置上的所述光学端口配对过程中啮合于互补式光学插头。因此，光学元件可以由用户根据需要进行清洁，并且，所述光学端口为所述装置提供整洁光滑的外观。此外，光学端口10的所述一个或多个光学元件12可以是安装主体的一部分，或者可以配置为附接到安装主体的分立透镜，其中所述安装主体的一部分暴露在单独光学元件开口上，正如下文更为详细论述的。如本文中所使用的，“框架”可以是所述装置的侧壁、控制板或面板，并且框架可以根据给定装置的需要而包括一个或多个零件/部件。

光学端口10的其它部件也可以根据需要而可选地暴露在装置100的框架102上。举例而言，一个或多个对准特征件可以根据需要而暴露在所述装置的所述框架上的一个或多个开口处，如光学端口10中所展示的。按照另一种方式加以阐述，所述光学端口还包括一个或多个对准特征件，并且所述框架还包括用以接纳所述一个或多个对准特征件的一个或多个对准特征件开口，以便将对准特征件暴露到所述装置的外表面。

图2为光学端口10的详细透视图，并且图3为光学端口10的相应详细透视图，展示被压低的对准特征件14、16，犹如互补式插头(图10)附接到光学端口10。如图3中最佳展示的，对准特征件14、16暴露在框架102上，并且可以在与互补式插头配对过程中进行平移。对准特征件在所述光学端口的各别钻孔内平移，并且所述钻孔提供与互补式插头的对准，而对准特征件用于保持钻孔不含杂物并且为光学端口提供光滑外观。

换句话说，对准特征件14、16暴露在框架102上，并且，当各别对准特征件，如互补式光学插头(图10)的突出插脚，与如图3中所展现的光学端口配对时，对准特征件14、16可以在钻孔内向后平移。如图所示，对准特征件14、16大体上与光学端口的前表面齐平，并且能够在配对过程中向后平移到各别钻孔中。

换句话说，光学端口的对准特征件与光学插头的对准特征件对接，从而在光学端口的光学元件与光学插头的光学元件之间提供对准，以便用于所述光学元件之间的光学信号传输。举例而言，各别对准特征件可以在光学端口与互补式插头之间提供30微米或更小范围内的光学元件中心线对准，但是光学元件中心线公差的其它合适值也是可能的，只要插入损耗对于本申请而言是可接受的。另外，光学端口10可以包括一个或多个合适固位特征件，用以保持端口与插头之间的连接。

图4为装置100的局部分解透视图，展示安置在所述装置中的光学端口10(也就是，在组装时，光学端口的一部分安置在框架中)。出于本文所公开概念的描述的简洁性和清晰性目的，已经移除装置100内部除光学端口10的其它结构，并且将所述装置的结构表示为原始几何形状。在这个特定表示形式中，装置100具有安置在顶板105与底板107之间的双件周边框架102。顶板105可以是玻璃表面，如可购自康宁公司(Corning,Incorporated)的玻璃或类似玻璃，用以提供显示和/或用户界面，并且，底板107可以是金属或塑料表面或类似表面，以便提供具备保护作用的刚性后表面。框架102包括框架面板102a，所述框架面板102a安放在框架周边102a上的开口103内；然而，所述光学端口的概念可以根据需要而与其它合适装置/框架一起使用。举例而言，底板和周边框架可以与用于顶板的玻璃表面一起作为单件而并入。其它实施方案可以不使用框架面板、控制板或类似物件，而是具有形成于所述框架的单件中的光学元件开口104。然而，使用框架面板102a可能是合乎需要的，因为所述框架面板102a可以帮助将光学端口10相对于框架102来定位和/或紧固。

如图5中最佳展示的，光学端口10包括：安装主体18，所述安装主体18具有至少一个用以将光学端口10紧固到装置100的安装表面19；以及，一个或多个光学元件12，所述光学元件12具有大体上与光学端口的配对表面齐平的一个或多个各别前表面12a。因此，光学端口10为装置100上的光学连接提供大体上齐平占用区，因为光学元件12与装置100的框架102持平以便啮合于互补式配对光学插头。所述装置的框架暴露光学端口的一部分和各别光学元件12，所述光学元件12的尺寸被夸大，因而它们在附图中是可见的。作为非限制性实施例，光学元件12可以具有约400微米的直径，但是根据需要，其它合适尺寸对于光学元件而言也是可能的。

图5和图6为光学端口10的各别前部和后部分解图，展示这个特定构造的细节。安装主体可以具有任何合适配置，并且可以经过调整来安放特定装置，这个装置内安置有光学端口10。下文将更为详细地论述所展示的说明性安装主体18，但是根据本文中所公开的概念而言，其它布置或配置也是可能的。在这个实施方案中，安装主体18包括作为安装主体18的一部分的一个或多个光学元件12，所述一个或多个光学元件12具有在前侧18a上大体齐平的各别前表面12a。光学元件12将光学信号传输过安装主体18，并且包括处于后侧18b上的各别透镜12b，所述透镜12b具有合适的透镜方案，用以向主动装置28传输信号/从主动装置28接收信号，所述主动装置28可以安置在电路板35上或者安置在引线框架上。此外，用于传输和接收信道的透镜方案可以根据需要而是不同或相同的，以便提供期望的光学性能。安装表面19包括大体上符合框架周边102a上的开口103的形状的周边阶梯式表面，从而将安装主体定位到框架102(图7)。凸缘18c安置在安装主体18的远端上，并且充当安装主体相对于框架102的止挡件。在这个实施方案中，安装主体包括处于后侧18b上的横档18d，用以将电路板30定位在距透镜12b的合适Z距离上。电路板30可以具有用于传输电信号的电气系链35以及可选的电气连接器36，或者根据需要而具有焊接引线。

如图所示，安装主体18也可以可选地包括一个或多个凹穴，如凹穴40、42或凹穴50、52。所述一个或多个凹穴40可以用于附接和/或接纳光学端口的期望部件或结构。作为说明，所述一个或多个凹穴可以包括对准特征件(如活塞)或固位特征件(如磁铁)，所述对准特征件或固位特征件根据给定光学端口的需要而安置在凹穴或空腔中。如图所示，光学端口10包括由第一凹穴40接纳的第一活塞组件(未编号)，以及由第二凹穴42接纳的第二活塞组件(未编号)，正如下文更为详细论述的。第一凹穴40和第二凹穴42位于光学元件12的外部，并且暴露到安装主体18的前侧18a。因此，各别活塞44、46暴露在所述装置上，所以它们可以在各别凹穴内平移，并且向互补式配对光学插头提供对准。光学端口的其它实施方案可以使用形成于安装主体中的其它对准特征件，如钻孔(例如，没有活塞)或插脚；然而，钻孔可能会收纳灰尘和杂物，而且插脚不允许存在光滑齐平表面，这对于最终用户而言可能是不具吸引力/不合乎需要的，因为它们可能会导致损坏或抑制大量的配对循环。允许活塞平移到大体上齐平位置，会为光学端口/装置提供光滑外观和设计，并且防止灰尘和杂物来抑制大量配对循环和/或产生损坏。

图7为展示安置在装置100中的光学端口10的细节的剖面组装透视图，并且图8和图9为展示组装后光学端口10的细节的剖面线条图。如所论述的，光学端口10包括安装主体18和一个或多个光学元件12，所述一个或多个光学元件12用以将光学信号传递给光学电缆组件(图10至图12)或与光学端口10配对的类似组件。安装主体18安置在装置100的框架102内部，从而使得所述一个或多个光学元件12大体上与框架102齐平，以便提供光滑占用区。在这个实施方案中，光学元件12与安装主体18整体成形，从而使得所述一个或多个光学元件12是安装主体18的一部分。如果光学元件12是安装主体18的一部分，那么安装主体18便应该由合适的光学透明材料(如ULTEM材料)形成，以便用于期望波长上的光学信号传输。一般来说，光学元件12与安装主体18的整体成形会减少光学端口的零件数。

如图7中所描绘的，光学端口10还包括一个或多个主动装置28(如光电二极管或VCSEL)，用以从各别光学元件12接收光学信号或者向各别光学元件12传输光学信号。所述一个或多个光学元件12分别与光学端口10的一个或多个主动装置28对准，以便提供合适的光学输入或输出。使用被动对准方式(例如，像横档、插脚和/或钻孔等结构)和/或主动对准方式(例如，主动视觉对准)，而将主动装置28与光学元件12在X、Y和Z轴上对准，从而使得接收或传输合适的光学信号来用于光学通信。出于清晰性目的，光学元件的纵向轴线在X和Y方向上与主动部件对准，并且在Z方向上偏移于合适距离上。如图所示，所述一个或多个主动装置28安置在电路板30上，所述电路板30使用合适方式而附接到安装主体。举例而言，电路板可以使用粘合剂、紫外线固化剂或者他材料或类似材料进行附接，以便抑制主动部件与光学元件之间的相对移动。电路板30与安装主体18之间的附接是稳健的，以便抑制粗率处置过程中的移动，如撞击或冲击，如装置掉落或类似情形时的经历。此外，主动部件与光学元件之间的空腔可以使用相应结构和/或光学透明材料等来封闭或密封，以便防止灰尘或杂物来干扰信号传输，并进一步固定它们之间的相对位置。如上文所论述的，电路板30还可以包括电气系链35，用以将主动部件电性附接到主板或类似部件。然而，取决于电路板和/或装置的结构以及光学端口的安装位置，用以传送电信号的其它配置也是可能的。举例而言，主动装置可以是紧固到安装主体的引线框架的一部分，或者电路板可以直接附接到板连接器，但是这可能会使对准更为困难。

继续参考图7，安装主体18可以包括凹穴40，而且对准特征件14安置在所述凹穴中，其中所述对准特征件为如图5和图6中最佳展示的、可在配对过程中平移的第一活塞44。具体针对说明性实施方案而言，安装主体18包括安置在所述一个或多个光学元件12的相对侧面上的第一凹穴40和第二凹穴42(也就是，第一组凹穴)，其中第一对准特征件14安置在第一凹穴40中，并且第二对准特征件16安置在第二凹穴42中。更具体而言，光学端口10的安装主体18具有被配置为各别第一活塞44和第二活塞46的第一对准特征件14和第二对准特征件16，所述第一活塞44和第二活塞46可在配对过程中进行平移，以便接纳互补式插头的各别对准特征件，如对准插脚或类似特征件。

对准特征件通常可以根据需要而相对于装置的框架偏置到向前和/或齐平位置。举例而言，合适的弹性构件可以在光学端口未与插头配对时，使对准特征件向前偏置，从而将灰尘和杂物保持在各别凹穴或装置之外。如图7中所示，第一活塞44通过第一弹性构件54而向前偏置，并且第二活塞46通过第二弹性构件54而向前偏置。如图所示，弹性构件54为圈状弹簧，但是任何合适的弹性构件都是可能的。此外，对准构件(如活塞)可以根据需要而具有任何合适形状，所述形状可以是相同或不同的形状。举例而言，第一活塞44具有第一横截面形状(例如，圆形)，并且第二活塞46具有第二横截面形状(例如，椭圆形)，从而使得第一横截面形状不同于第二横截面形状并且为光学端口10提供锁接。按照另一种方式加以阐述，对准特征件的不同横截面形状可以只允许与插头存在一个配对方位并且为传输和接收信道提供极性，或者可以允许插头组件的第二对准特征件沿着一个轴线进行自由浮动，正如下文所论述的。因此，安装主体18的凹穴40和42具有不同的横截面形状，以便接纳不同横截面形状的活塞44、46。

如图5和图6中最佳展示的，活塞44、46具有各别阶梯式轴杆44a、44b，所述阶梯式轴杆44a、44b充当止挡件，以便限制活塞在各别凹穴40、46中的行进。同样地，凹穴40、46具有阶梯式钻孔(未编号)，所述阶梯式钻孔与活塞44、46的阶梯式轴杆表面协作来限制活塞的行进。举例而言，阶梯式表面的位置被选择成允许活塞在未配对时大体上与所述装置的框架齐平，以便在所述装置上提供光学端口的整洁摂外表，并且阻止灰尘和杂物进入所述装置。在其它实施方案中，对准特征件/活塞可以根据需要而从框架延伸或者从框架凹缩。因为光学端口10的活塞和凹穴具有阶梯式轮廓，所以活塞在制造过程中必须从安装主体18的后侧18b插入到各别凹穴中，之后是各别弹性构件。因此，光学端口10包括一个或多个盖帽90、92a，所述盖帽90、92a在凹穴40、42的后部附接到安装主体18的后侧，以便将活塞44、46和弹性构件54围封和紧固在各别凹穴40、42中。此外，盖帽90也充当弹簧推力来将弹性构件54压缩在凹穴中，以便在对准构件/活塞上产生合适的向前偏置力。如图所示，盖帽90、92包括处于相对侧面上的各别臂和锁定特征件90a、92a，以便啮合于安装主体18上的多个各别窗口18e，但是用于附接盖帽的其它方法也是可能的。活塞44、46也展示为具有悬臂(未编号)并且向后延伸，从而减少与凹穴40、42之间的接触表面积和摩擦，但是其它变型也是可能的。

在其它实施方案中，对准特征件/活塞可以具有相同的横截面形状。这潜在地允许插头在任何方位上进行配对，从而为插头和光学端口建立回文配置(也就是，配对可以发生在任何方位上，并且仍然在光学端口与插头之间恰当地传输流量)。然而，对准特征件仍然可以具有不同形状，并且可以通过如本文所述在插头上使用合适的对准特征件，而允许回文配置。

如图所示，安装主体18也包括另外的可选凹穴，用以将附接特征件接纳于所述可选凹穴中。在这个实施方案中，另外的可选凹穴为第二组凹穴，也就是，安置在第一组凹穴40、42外部的凹穴50、52。凹穴50、52用于容纳和紧固附接特征件，所述附接特征件安置在凹穴50、52中且配置为磁铁58；然而，在使用本文中所公开的概念的情况下，其它合适的附接特征件也是可能的。如图所示，磁铁58安置在安装主体18中但是处于框架102后部，从而使得附接到所述磁铁的任何磁性杂物不会侵入所述装置，而是可以从框架102中擦除。如图所示，框架面板102a在邻近磁铁58的地方(并且相对于框架周边102a而言)具有减小的壁厚，以便缩减磁性吸引的距离并且增加用于互补式插头吸引的磁力。尽管安装主体18的凹穴50、52展示为在后侧18b上存在开放末端(图5和图6)，但是所述凹穴的一个或多个末端可以封闭，或者磁铁可以根据需要而封装在安装主体中。在这个实施方案中，磁铁58可以与安装主体具有摩擦配合，和/或可以使用粘合剂来将磁铁附接在安装主体18中。在其它实施方案中，附接/固位特征件可以与光学端口相分离，如直接附接到框架或类似部件。

图10为相应透视图，展示说明性光学电缆组件200的配对部分，所述配对部分具有附接到光纤电缆210的互补式光学插头220，以便与光学端口10配对。光学插头220包括配置为对准插脚的第一对准特征件214和第二对准特征件216，所述对准插脚安置在光学插头的光学元件212的相对侧面上。光学插头的光学元件212具有合适的间隔和布置，以便在进行配对而用于传输光学信号时，与光学端口10的光学元件12对准。在这个实施方案中，光学插头220具有横截面尺寸和形状(例如，圆形)相同的对准特征件214、216，所述对准特征件214、216从光学插头的配对表面(未编号)延伸。在这个实施方案中，对准特征件与光学插头主体218整体成形；然而，对准特征件可以根据需要而为分立部件。光学插头主体218由合适的光学透射材料(如合适的材料)形成，所述光学透射材料中整体成形有光学元件212，但是其它配置也是可能的。

即使对准特征件具有相同的圆形形状，但是光学插头220仍然使用圆形和椭圆形的可平移活塞(例如，圆状和椭圆形狭槽布置)而与光学端口10配对，因为对准特征件214提供定位对准(例如，圆形至圆形配对)，并且对准特征件216提供旋转对准(例如，圆形至椭圆形狭槽配对)。因此，不需要高精度模制零件用于光学元件的对准，因为对准特征件216在光学端口10的椭圆形对准特征件内具有横向公差。此外，将两个圆形对准特征件214、216用于光学插头220，会在需要时允许回文配对。当然，光学插头220可以使用具有两个不同横截面形状的对准特征件来将光学插头220锁接到光学端口10，从而使得所述光学插头220只在一个方位上配对；然而，可能需要零件具备更高的精密度。

光学插头220也包括磁铁258，其中光学端口10中的磁铁的相反极性用于配对过程中的固位。另外，磁铁258从插头的配对表面凹缩，从而使得含铁杂物可以轻易地从光学插头配对表面上移除或清洁。光学插头220也具有暴露在所述框架上的互补式光学接口区域，所述互补式光学接口区域包括装置100的光学元件。在一个实施例中，光学插头220的互补式配对表面由更柔软的材料形成，所以这个配对表面首先发生磨损，而不是光学端口。这允许光学插头的磨损和更换，而不是更为昂贵的装置。图11和图12为相应透视图，展示电缆组件220与装置100上的光学端口10的对准和配对。

尽管光学端口10具有作为安装主体18的一部分的一个或多个光学元件12，但是用于光学端口的光学元件的其它配置也是可能的。举例而言，光学元件可以被配置为附接到安装主体的分立透镜，如单独玻璃棒或GRIN透镜。举例而言，图13为具有光学端口10’的另一装置100’的透视图，所述光学端口10’与光学端口10类似，但是使用分立透镜作为紧固到安装主体18’的光学元件12’。光学元件12’位于安装主体18’的各别钻孔15中(图15和图16)。因为安装主体18’并不具有整体成形于其中的光学元件，所以使用的材料不需要像光学端口10的安装主体18一样是光学透射的。

举例而言，图14为与图13的装置类似的装置100”的透视图，其中安装主体18’具有对比色，如黑色或深灰色(例如，并非光学透射的)，所以用户可以轻易地识别光学端口10’在装置100的框架102上的位置。因此，具有对比色的支撑结构13的对比色是可见的，所以用户可以轻易地识别光学端口10’在装置100”的框架102上的位置。

图15和图16展示进一步的细节和描述，这两个图分别是与光学端口10类似的光学端口10”的前部和后部分解图，除了光学元件12’被配置为在多个各别钻孔17内紧固到安装主体18’的透镜。钻孔17从安装主体18’的前侧18a延伸到安装主体18’的后侧18b，以便在光学元件12’内将光学信号传输过所述钻孔17。因此，安装主体18’对于期望的波长而言不必是光学透射的，所以使用许多不同的材料和/或将不同的颜色用于所述材料也是可能的。如图所示，光学元件12’为具有合适长度的透镜以便接纳在钻孔17中，从而使得前表面12a’从安装主体18’的安装表面19延伸，正如图20中最佳展示的。

类似于光学端口10的之前图式，图17和图18为示出光学端口10”的组装细节的剖面图，其中对准特征件分别定位在如上文相对于光学端口10所论述的未配对和配对配置中。图19和图20为剖面线条图，其展示光学端口10”的细节以及紧固在安装主体18’中的光学元件12’的组装细节图。如图所示，光学元件12’的前表面12a’大体上与安装主体18’齐平，从而使得杂物和灰尘不会积聚在凹座中。

尽管已相对于装置100和其框架而描述和示出光学端口，但是其它合适的装置和/或配置也可能与本文所公开的光学端口一起使用。举例而言，图21至图23描绘根据本文中所公开的概念的光学端口，所述光学端口安置在某些装置(如平板计算机或其它合适装置)的替代框架配置内。具体而言，图21描绘具有安置在泡壳(blister)310上的光学端口10的装置300的框架102’，所述泡壳310部分地从框架102’突出并且部分地由框架102’的悬垂部(未编号)遮蔽。图22描绘具有安置在泡壳410上的光学端口10的装置400的框架102”，所述泡壳410部分地凹缩到框架102’中并且部分地由框架102”的悬垂部(未编号)遮蔽。图23描绘具有安置在泡壳510上的光学端口10的装置500的框架102”’，所述泡壳510延伸到框架102”’中。当然，根据本文中所公开的概念而言，其它变型也是可能的。

本文中所公开的概念可以与其它光学端口一起使用。举例而言，图24为用于装置1000的另一光学端口600的局部分解透视图，所述光学端口600类似于光学端口10，但是还包括具有面板102a的框架102，以便使用本文中所公开的概念来提供极简光学端口占用区。装置1000包括具有面板102a的框架102，其中一个或多个光学元件开口104暴露在框架102上，以便建立用于光学连接的极简光学端口占用区。如本文所使用的，“极简光学端口占用区”或“极简占用区”意味着光学端口的光学元件暴露在所述装置的框架上并且由所述框架紧密围绕，从而使得所述框架提供配对表面的一部分，用以在与所述装置上的所述光学端口配对过程中啮合于互补式光学插头。因此，所述光学端口中只有较小占用区暴露到环境中以便保护光学端口和抑制损坏，光学元件可以由用户根据需要进行清洁，并且，所述光学端口为所述装置提供整洁时尚的外观。在这个实施方案中，光学端口600的单独光学元件12中的每个元件暴露在单独光学元件开口104上，其中框架102的某些部分安置在单独光学元件12之间。此外，光学端口600的所述一个或多个光学元件12可以是安装主体的一部分，或者可以配置为附接到安装主体的分立透镜，其中所述安装主体的一部分暴露在单独光学元件开口上，正如本文中所论述的。框架102还包括一个或多个对准特征件开口114、116，用以接纳和暴露光学插头10的所述一个或多个对准特征件14、16。

具体而言，本文中所公开的光学端口600和装置1000提供受保护且稳健的占用区，其中光学元件暴露在所述装置的框架上，以便为所述光学端口中暴露在所述装置上的部分建立极简占用区。因此，所述装置的框架提供配对表面的一部分，用以在与所述装置上的所述光学端口配对过程中啮合于互补式光学插头。这个极简占用区有利地允许所述光学端口的更小部分暴露在环境中以及经受损坏和/或磨损。此外，所述光学端口在所述装置上提供整洁光滑的光学端口，所述整洁光滑的光学端口具有可以由用户根据需要进行清洁或擦拭的相对较小表面。

光学端口600的其它部件也可以根据需要而可选地暴露在装置1000的框架102上。举例而言，一个或多个对准特征件可以根据需要而暴露在所述装置的所述框架上的一个或多个开口处，如光学端口600中所展示的。按照另一种方式加以阐述，所述光学端口还包括一个或多个对准特征件，并且所述框架还包括用以接纳所述一个或多个对准特征件14、16的一个或多个对准特征件开口114、116(图24)，以便将对准特征件暴露到所述装置的外表面。

图24为装置1000的局部分解透视图，展示安置在所述装置内部的光学端口600，并且图25为光学端口600的前部分解图。出于本文所公开概念的描述的简洁性和清晰性目的，已经移除装置1000内部除光学端口600之外的其它结构，并且将所述装置的结构表示为原始几何形状。在这个特定表示形式中，装置1000具有安置在顶板105与底板107之间的双件周边框架102。如上文所论述的，顶板105可以是玻璃表面，如可购自康宁公司(Corning,Incorporated)的玻璃或类似玻璃，用以提供显示和/或用户界面，并且，底板107可以是金属或塑料表面或类似表面，以便提供具备保护作用的刚性后表面。框架102包括框架面板102a，所述框架面板102a安放在框架周边102a上的开口103内；然而，所述光学端口的概念可以根据需要而与其它合适装置/框架一起使用。举例而言，底板和周边框架可以与用于顶板的玻璃表面一起作为单件而并入。其它实施方案可以不使用框架面板、控制板或类似物件，而是具有形成于所述框架的单件中的光学元件开口104。然而，使用框架面板102a可能是合乎需要的，因为所述框架面板102a可以帮助将光学端口600相对于框架102来定位和/或紧固。

如图25中最佳展示的，光学端口600包括：安装主体180，所述安装主体180具有至少一个用以将光学端口10紧固到装置100的安装表面19；以及，一个或多个光学元件12，所述光学元件12具有延伸超过安装表面的一个或多个各别前表面12a。因此，光学端口10为装置100上的光学连接提供极简占用区，因为光学元件12暴露在装置100的框架102上，并且装置10的框架102提供配对表面的一部分，用以啮合于互补式配对光学插头。所述装置的框架将各别光学元件12暴露在光学元件开口104上，所述光学元件12的尺寸被夸大，因而它们在附图中是可见的。作为非限制性实施例，光学元件12可以具有约400微米的直径，但是根据需要，其它合适尺寸对于光学元件而言也是可能的。

按照另一种方式加以阐述，光学接口区域OIA(图5)的配对区域的大部分由所述装置的框架提供(也就是，框架配对区域与OIA的比率)。举例而言，一个实施方案可以有OIA的80％或更大部分是由所述装置的框架提供，另一实施方案可以有OIA的90％或更大部分是由所述装置的框架提供，并且又一实施方案可以有OIA的95％或更大部分是由所述装置的框架提供。如本文所使用的，“光学接口区域”OIA是形成于光学端口与互补式插头之间的配对区域，所述配对区域是在光学端口的对准特征件与互补式配对插头的对准特征件之间测定的，正如图5中通过虚线所描绘的。作为OIA计算的非限制性实施例，OIA可以具有相应配对区域，其中高度H的尺寸约为4毫米，且对于16平方毫米的OIA而言，对准特征件之间的宽度W约为4毫米，并且，框架的每个光学元件开口104是直径约为400微米(0.400毫米)的圆形，从而使得每个单独光学元件开口具有约0.125平方毫米的面积，进而针对四个光学元件开口而言产生约0.50平方毫米的总光学元件开口面积。在这个非限制性实施例中，所述装置的框架提供的配对区域是16平方毫米的OIA中的约15.50平方毫米(而0.50平方毫米的配对区域是由光学元件提供)，也就是OIA中比例约为96％的部分是由所述装置的框架提供。第一凹穴40和第二凹穴42位于光学元件12和OIA的外部，并且暴露到安装主体180的前侧18a。

图26和图27为剖面图，其分别描绘光学端口600的细节。安装主体180安置在装置1000的框架102中，从而使得所述一个或多个光学元件12暴露在框架102的所述一个或多个光学元件开口104上，以便提供极简占用区。光学元件12可以具有前表面12a，所述前表面12a延伸超过安装主体180的安装表面19，并且延伸到框架壁(未编号)中或者根据需要而与框架壁的内部表面齐平。在这个实施方案中，光学元件12与安装主体180整体成形，从而使得所述一个或多个光学元件12是安装主体180的一部分。如果光学元件12是安装主体180的一部分，那么安装主体180便应该由合适的光学透明材料(如ULTEM材料)形成，以便用于期望波长上的光学信号传输。一般来说，光学元件12与安装主体180的整体成形会减少光学端口的零件数。

本领域技术人员应明白的是，可以在不脱离本公开的精神或范围的情况下做出各种修改和变化。由于本领域技术人员可想到对并入本公开的精神和实质的所公开实施方案的修改组合、子组合以及变化，因此本公开应被解释成包括在所附权利要求书和其等效物范围内的任何内容。

Claims (23)

1.一种用于装置的光学端口，所述光学端口包括：

安装主体，所述安装主体具有第一凹穴和至少一个用以紧固所述光学端口的安装表面；

一个或多个光学元件；以及

安置在所述凹穴中的第一对准特征件，其中所述对准特征件包括可在配对过程中平移的活塞。

2.如权利要求1所述的光学端口，其中所述一个或多个光学元件是所述安装主体的一部分。

3.如权利要求1所述的光学端口，其中所述一个或多个光学元件是紧固到所述安装主体的透镜。

4.如权利要求1至3中任一项所述的光学端口，其中所述一个或多个光学元件与所述光学端口的一个或多个主动装置对准。

5.如权利要求4所述的光学端口，其中所述一个或多个主动装置安置在附接到所述安装主体的电路板上。

6.如权利要求5所述的光学端口，其中所述电路板还包括电气系链。

7.如权利要求1至6中任一项所述的光学端口，其中所述安装主体具有多个凹穴。

8.如权利要求7所述的光学端口，其中所述多个凹穴中的一个凹穴具有安置于其中的磁铁。

9.如权利要求1至8中任一项所述的光学端口，其中所述一个或多个光学元件具有延伸超过所述安装表面的一个或多个各别前表面。

10.如权利要求1至9中任一项所述的光学端口，其中所述安装主体还包括第二凹穴，而且第二对准特征件安置在所述第二凹穴中，其中所述第一凹穴和所述第二凹穴安置在所述一个或多个光学元件的相对侧面上。

11.如权利要求10所述的光学端口，其中所述第一活塞具有第一横截面形状，并且所述第二活塞具有第二横截面形状，其中所述第一横截面形状不同于所述第二横截面形状。

12.如权利要求10或11所述的光学端口，其中所述第一活塞通过第一弹性构件而向前偏置，并且所述第二活塞通过第二弹性构件而向前偏置。

13.如权利要求1至12中任一项所述的光学端口，所述光学端口是具有框架的装置的一部分，其中所述安装主体安置在所述框架中，从而使得所述各别一个或多个光学元件的所述一个或多个前表面暴露在所述框架的一个或多个光学元件开口上。

14.如权利要求13所述的装置，其中所述光学端口具有极简光学端口占用区，从而使得互补式配对光学插头在配对过程中啮合于所述框架的一部分。

15.如权利要求13或14所述的装置，其中所述光学端口具有光学接口区域，其中所述光学接口区域的80％或更大部分是由所述装置的所述框架提供。

16.一种用于装置的光学端口，所述光学端口包括：

安装主体，所述安装主体具有至少一个用以紧固所述光学端口的安装表面、第一凹穴和第二凹穴；

一个或多个光学元件；

附接到电路板的一个或多个主动装置，所述电路板附接到所述安装主体，其中所述一个或多个主动装置与一个或多个光学元件对准；

附接到所述安装主体的第一磁铁和第二磁铁；以及

其中，所述安装主体的所述第一凹穴和所述第二凹穴安置在所述一个或多个光学元件的相对侧面上，其中第一对准特征件安置在所述第一凹穴中，并且第二对准特征件安置在所述第二凹穴中。

17.如权利要求16所述的光学端口，其中所述一个或多个光学元件是所述安装主体的一部分，或者是附接到所述安装主体的分立透镜。

18.如权利要求16或17所述的光学端口，其中所述电路板还包括电气系链。

19.如权利要求16至18中任一项所述的光学端口，其中所述第一和第二对准特征件分别包括通过第一弹性构件而向前偏置的第一活塞，和通过第二弹性构件而向前偏置的第二活塞。

20.如权利要求19所述的光学端口，其中所述第一活塞具有第一横截面形状，并且所述第二活塞具有第二横截面形状，其中所述第一横截面形状不同于所述第二横截面形状。

21.如权利要求16至20中任一项所述的光学端口，所述光学端口是具有框架的装置的一部分，其中所述安装主体安置在所述框架中。

22.如权利要求21所述的装置，其中所述一个或多个光学元件分别包括延伸超过安装表面的一个或多个前表面，并且所述各别一个或多个光学元件的所述一个或多个前表面暴露在所述框架的一个或多个光学元件开口上，以便提供极简光学端口占用区。

23.如权利要求22所述的装置，其中所述光学端口具有光学接口区域，其中所述光学接口区域的80％或更大部分是由所述装置的所述框架提供。