CN105122687A - 利用透镜隔离的光学数据传输 - Google Patents

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Abstract

本发明题为“利用透镜隔离的光学数据传输”。第一电子设备与第二电子设备进行光学通信。设备中的每一个设备包括一个或多个光发射器、一个或多个光接收器，以及一个或多个透镜，其中透镜中的每一个透镜包括彼此光学隔离的至少第一光路和第二光路。在第一电子设备向第二电子设备传输数据时，第一电子设备的光发射器经由第一电子设备和第二电子设备的透镜的第一光路向第二电子设备的光接收器发射。类似地，在第一电子设备从第二电子设备接收数据时，第一电子设备的光接收器经由第一电子设备和第二电子设备的透镜的第二光路从第二电子设备光发射器接收。

Description

利用透镜隔离的光学数据传输
相关申请的交叉引用
本专利合作条约专利申请要求2014年3月19日提交的并且名称为“OpticalDataTransferUtilizingLensIsolation”的美国非临时性专利申请14/219,559的优先权，其内容全文以引用方式并入本文中。
技术领域
本公开总体涉及通信，并且更具体地涉及利用透镜隔离的光学数据传输。
背景技术
电子设备频繁地向和/或从其他电子设备传输数据。例如，诸如平板电脑或智能电话的移动计算设备可以与台式计算机、膝上型计算机、坞站和/或其他电子设备通信，以实现同步移动计算设备上的数据和/或另一电子设备上数据的目的。为了实现此类通信，电子设备常常包括可用于此类通信的一个或多个连接机制。
例如，电子设备可包括可以接触另一电子设备的一个或多个触点的一个或多个触点。此类触点可以由金属制成。可以利用触点之间的连接在电子设备之间传输和/或接收数据。
然而，这样的配置通常需要使金属触点暴露于外部环境。这样的暴露(诸如暴露于外部环境中的湿气)可能导致触点随时间推移而被腐蚀。这种腐蚀可能会对电子设备的美观造成不利影响。此外，这种腐蚀还可能会改变触点的电阻，从而削弱触点的功能。
在电子设备是可穿戴设备，诸如电子手表或眼镜时，和/或在电子设备频繁接触皮肤或其他身体部位时，这一问题可能会加剧。暴露于皮肤或其他身体部位可能导致电子设备暴露于皮脂、汗液、油酸、其他身体化学物质和/或用户日常使用的其他化学品。这种暴露对触点的腐蚀性甚至比外部环境的湿气和/或其他条件更大。
发明内容
本公开公开了利用透镜隔离进行光学数据传输的系统和方法。第一电子设备可以与第二电子设备进行光学通信。设备中的每一个设备可以包括一个或多个光发射器、一个或多个光接收器，以及一个或多个透镜，其中透镜中的每一个透镜可以包括彼此光学隔离的至少第一光路和第二光路。在第一电子设备向第二电子设备传输数据时，第一电子设备的光发射器可以经由第一电子设备和第二电子设备的透镜的第一光路向第二电子设备的光接收器发射。类似地，在第一电子设备从第二电子设备接收数据时，第一电子设备的光接收器可以经由第一电子设备和第二电子设备的透镜的第二光路从第二电子设备的光发射器接收。由于传输和接收是隔离的，因此可以同时执行传输和接收，并且这样提高了通过在单一时间进行接收或传输的系统的数据吞吐量。
可以通过各种方式将透镜中的任一透镜的第一光路和第二光路进行光学隔离。在一些情况下，透镜中的一个透镜的各部分可以包括独立窗口，并且第一光路和第二光路可以对应于不同的部分，并且从而对应于不同的独立窗口。例如，可以由不同材料构造不同的部分，诸如，由锆和/或不透明锆构造的一个部分，以及由蓝宝石和/或蓝宝石玻璃构造的另一个部分。可以通过各种方式，诸如利用胶和/或其他粘合剂耦接此类不同的部分。作为另一个实例，不同的部分可以由一个或多个分离元件分开。这种分离元件可能会妨碍光从一个部分传播到另一个部分的能力，并且可以包括铜焊环、硅、金属、粘合剂和/或其他此类材料。
在其他情况下，可以通过透镜几何形状和/或光发射器和/或光接收器的配置隔离第一光路和第二光路。例如，透镜的形状可设计成使得第一光路和第二光路光学隔离，并且不会彼此干扰。作为另一个实例，电子设备中的一个电子设备的光发射器和光接收器可以均以相对的四十五度角指向该设备的透镜。由于此类相对的角度，在每组发射器和接收器之间行进的光可以不通过透镜传播从而不与其他组之间行进的光形成干扰。
在各种具体实施中，一种用于光学数据传输的系统可以包括第一电子设备，该第一电子设备具有至少一个第一设备光发射器、至少一个第一设备光接收器以及至少一个第一设备透镜，第一设备透镜至少包括第一光路和第二光路，其中第一光路与第二光学数据路径光学隔离；以及第二电子设备，该第二电子设备具有至少一个第二设备透镜。至少一个第一设备光发射器可以利用至少第一光路来发射，并且至少一个第一设备光接收器可以利用至少第二光路来接收。
在一些具体实施中，电子设备包括至少一个光发射器；至少一个光接收器；以及至少一个透镜，至少一个透镜至少包括第一光路和第二光路，其中第一光路与第二光学数据路径光学隔离。至少一个光发射器可以利用至少第一光路向附加电子设备发射，并且至少一个光接收器可以利用至少第二光路从附加电子设备接收。
在一种或多种具体实施中，一种利用透镜隔离进行光学数据传输的方法包括：构造具有第一光路和第二光路的至少一个透镜，其中第一光路与第二光路光学隔离；将至少一个透镜耦接到第一电子设备；以及配置第一电子设备以进行如下操作中的至少一项：利用至少一个光发射器经由第一光路向第二电子设备发射；或利用至少一个光接收器经由第二光路从第二电子设备接收。
应当理解，前述的一般描述和接下来的具体实施方式两者均是为了举例和说明的目的并且未必限制本公开。并入并构成本说明书的一部分的附图示出了本公开的主题。同时，说明书和附图用来解释本公开的原理。
附图说明
图1A是示出了利用透镜隔离进行光学数据传输的一种实例系统的框图。
图1B示出了第一电子设备从第二电子设备接收时图1A的系统。
图1C示出了第一电子设备向第二电子设备传输时图1A的系统。
图2是示出了利用透镜隔离进行光学数据传输的另选实例系统的框图。
图3是示出了利用透镜隔离进行光学数据传输的一种方法的流程图。这种方法可通过图1A-图1C或图2的系统来执行。
具体实施方式
以下描述包括体现本公开的各种元素的样本系统、方法和计算机程序产品。然而，应当理解，所描述的公开可以除本文所述的那些形式之外的多种形式来实施。
本公开公开了利用透镜隔离进行光学数据传输的系统和方法。第一电子设备可以与第二电子设备进行光学通信。设备中的每一个设备可以包括一个或多个光发射器、一个或多个光接收器和一个或多个透镜。透镜中的每一个透镜可以包括彼此光学隔离的至少第一光路和第二光路。在第一电子设备向第二电子设备传输数据时，第一电子设备的光发射器可以经由第一电子设备和第二电子设备的透镜的第一光路向第二电子设备的光接收器发射。类似地，在第一电子设备从第二电子设备接收数据时，第一电子设备的光接收器可以经由第一电子设备和第二电子设备的透镜的第二光路从第二电子设备的光发射器接收。由于通过可以对腐蚀有抵抗力和/或免疫力的透镜通过光学方式进行通信，因此设备可以更少受到由于暴露于环境、身体化学物质和/或其他此类物质而导致的问题影响。由于传输和接收是隔离的，因此可以同时执行传输和接收，并且这样提高了通过在单一时间进行接收或传输的系统的数据吞吐量。
在各种情况下，第一电子设备和/或第二电子设备的光发射器可以是至少一个光源。这种光源可以是任何种类的光源，诸如发光二极管(LED)、和有机发光二极管(OLED)、激光器、光发射器、白炽光源、红外发射器和/或其他此类能够产生光的设备。类似地，第一电子设备和/或第二电子设备的光接收器可以是光探测器。此类光探测器可以是任何种类的光探测器，诸如光电二极管、光接收器、红外探测器和/或其他此类能够探测光的设备。
可以通过各种方式将透镜中的任一透镜的第一光路和第二光路进行光学隔离。在一些情况下，透镜中的一个透镜的各部分可以包括独立窗口，并且第一路径和第二路径可以对应于不同的部分，并且从而对应于不同的独立窗口。
例如，可以由不同材料构造不同的部分(诸如由锆和/或不透明锆构造的一个部分，并且由蓝宝石和/或蓝宝石玻璃构造的另一个部分)。可以通过各种方式，诸如利用胶和/或其他粘合剂耦接这种不同的部分。
作为另一个实例，不同的部分可以由一个或多个分离元件分开。这种分离元件可能会妨碍光从一个部分传播到另一个部分的能力，并且可以包括铜焊环、硅、金属、粘合剂和/或其他此类材料。
在其他情况下，可以通过透镜几何形状和/或光发射器和/或光接收器的配置来隔离第一光路和第二光路。例如，透镜的形状(诸如包括多个独立的凹凸区域)可设计成使得第一光路和第二光路光学隔离，并且不会彼此干扰。
作为另一个实例，电子设备中的一个电子设备的光发射器和光接收器可以各自以相对的四十五度角指向该设备的透镜(并且对应的光发射器和光接收器可以相应地形成角度)，使得来自发射器的光以一定角度通过透镜行进到达另一设备的透镜和接收器，并且从另一设备的透镜接收的光以相对的角度通过透镜行进以被接收器接收。由于此类相对的角度，在每组发射器和接收器之间行进的光可以不通过透镜传播从而不与其他组之间行进的光形成干扰。
在各种情况下，透镜可工作以辅助在光发射器和光接收器之间发射光。例如，透镜可以收集由光发射器发射的光并向光接收器上聚焦收集的光。通过这种方式，可以有更多被光发射器发射的光被光接收器接收。这样能够消耗更少功率进行数据传输，利用更少时间进行数据传输和/或实现其他此类好处。
在各种具体实施中，利用一个或多个光发射器和/或光接收器实现的数据传输可以传输任何种类的数据。此类数据可以包括但不限于认证数据、一种或多种软件和/或固件更新、一个或多个序列号、一个或多个型号等。例如，可以与要传输的数据一起编写光的传输频率和/或振幅。
例如，在一些情况下，第一电子设备可以是用于第二电子设备的坞站。在此类情况下，可以利用第一电子设备和第二电子设备的一个或多个光发射器和/或光接收器从坞站向第二电子设备和/或从第二电子设备向坞站传输和/或接收认证数据、一个或多个软件和/或固件更新、一个或多个序列号、一个或多个型号和/或其他此类数据。
在一些具体实施中，还可以利用一个或多个光发射器和/或光接收器实现数据传输之外的目的。例如，在不用于在电子设备之间传输数据时，还可以利用光发射器向用户提供一种或多种指示灯。作为另一个实例，可以将光接收器用作环境光探测器以在电子设备未用于接收电子设备之间的数据时确定电子设备工作所在的环境的环境光线水平。
作为另一个实例，可以利用一个或多个光发射器和/或光接收器确定第一电子设备是否靠坞和/或通过其他方式与第二电子设备对准。在此类实例中，这种第一电子设备的一个或多个光发射器可以周期性地、连续地或通过其他方式发射(诸如，响应于来自一个或多个对准元件的信号)。类似地，其他设备的一个或多个接收器可以周期性地、连续地或通过其他方式(诸如响应于来自一个或多个对准元件的信号)监测此类发射。在接收此类发射时，第二可以确定设备靠坞和/或通过其他方式对准。在这种时候，第二设备可以向第一设备发射信号，指示确认设备靠坞和/或通过其他方式对准。可以通过各种方式发起发射，诸如响应于来自一个或多个设备的一个或多个对准元件的信号，一个或多个对准元件诸如一个或多个磁体、开关、棘爪、按钮或探测设备靠坞和/或通过其他方式对准的其他元件。这些对准指示可以触发例如开始发射的指令。应当认识到，这些仅仅是若干可用于发起发射的适当结构的实例。
作为又一实例，可以利用一个或多个光发射器和/或光接收器唤醒和/或通过其他方式改变第一电子设备和/或第二电子设备的一个或多个部件的功率或其他状态。例如，此类部件可以是功率传输和/或充电系统部件。在此类实例中，此类第一电子设备的一个或多个光发射器可以周期性地、连续地或通过其他方式发射(诸如响应于来自一个或多个对准元件的信号)，且其他设备的一个或多个接收器可以周期性地、连续地或通过其他方式(诸如响应于来自一个或多个对准元件的信号)监测此类发射。在接收此类发射时，包括接收器的设备可以唤醒和/或通过其他方式改变第一电子设备和/或第二电子设备的功率传输和/或充电系统部件的功率状态，以便在第一电子设备和第二电子设备之间进行功率传输和/或充电。可以使用与上文相对于坞站论述的那些类似的结构和/或条件发起发射，像任何其他适当结构和/或条件那样。
作为另一个实例，可以在涉及第一电子设备和第二电子设备的一个或多个电源控制系统中利用一个或多个光发射器和/或光接收器。在一些情况下，第一电子设备可以是坞站或能够向第二电子设备传输功率(诸如通过电感)的其他设备。在此类情况的各种实例中，可以利用坞站和/或第二电子设备的一个或多个光发射器和/或光接收器控制和/或通过其他方式协商这种功率传输的状态。
在此类情况的第一实例中，可以利用坞站和/或第二电子设备的一个或多个光发射器和/或光接收器发射和/或接收错误控制分组和/或其他信息。可以利用此类错误控制分组和/或其他信息传输和/或接收第二电子设备的功率状态、第二电子设备的电池充电水平、传输和/或接收的功率特性和/或其他此类错误控制。响应于此类错误控制分组或信息，可以调节功率传输的一个或多个特性，诸如升高和/或降低电压、瓦特数、占空比、振幅、频率和/或任何其他功率特性。
在此类情况的第二实例中，可以利用坞站和/或第二电子设备的一个或多个光发射器和/或光接收器传输和/或接收针对这种功率传输的一个或多个中断。例如，可以在第二电子设备不再准备接收传输的功率时(诸如在第二电子设备基于热考虑决定停止接收功率的情况下)，准备好接收功率(诸如在第二电子设备基于热考虑决定停止接收功率且这样的热考虑已终止之后)和/或其他这样的中断时，可传输和/或接收中断。
在第一电子设备是第二电子设备的坞站的各种具体实施中，可以利用坞站和/或第二电子设备的一个或多个光发射器和/或光接收器探测第二电子设备当前是否靠坞。
例如，可以将此类坞站连接到电源，诸如壁装电源插座，并可以操作以传输电力，从而为一个或多个电池充电和/或通过其他方式为第二电子设备供电。在此类情况下，如果决定利用第二电子设备停靠的一个或多个光发射器和/或光接收器，坞站可以相应地传输功率。然而，如果决定利用第二电子设备未停靠的一个或多个光发射器和/或光接收器，坞站可以不传输功率。这样一来，在第二设备未靠坞时，坞站可以不使用电力来传输功率。
尽管将本公开例示和描述为利用视觉上暴露的第一电子设备和/或第二电子设备的一个或多个透镜和/或光发射器和/或光接收器，但要理解这是实例。在不脱离本公开范围的前提下，其他配置是可能的并被考虑到。
例如，在各种具体实施中，第一电子设备和/或第二电子设备的外壳的一个或多个部分(诸如盖)和/或其他元件可以足够地薄，使得至少一些光或其他光信号能够通过。例如，可以将盖的一部分配置得比盖的其他部分更薄，使得至少一些光能够通过减薄的部分进和/或出。通过这种方式，可以完成传输而无需在视觉上暴露光源、光发射器、光接收器和/或透镜，并且可以实现第一电子设备和/或第二电子设备的“清洁”外观。
图1A是示出了利用透镜隔离进行光学数据传输的实例系统100的框图。系统100可以包括第一电子设备101和第二电子设备102。尽管该系统被示为具有两个电子设备，但要理解这是实例。在各种情况下，可以利用任意数量的不同电子设备。
第一电子设备和/或第二电子设备可以是任何种类的电子设备。此类电子设备可以是台式计算机、膝上型计算机、移动计算机、可穿戴设备诸如电子手表和/或眼镜、平板电脑、数字媒体播放器、机顶盒、蜂窝电话、智能电话、厨房电器、汽车和/或任何其他此类电子设备。
第一电子设备101可以包括一个或多个处理单元106、一个或多个非暂态存储介质107(可以采取但不限于如下形式：磁性存储介质；光学存储介质；磁光存储介质；只读存储器；随机存取存储器；可擦除可编程存储器；闪存存储器等)、一个或多个光接收器108、一个或多个光发射器109a和109b，以及一个或多个透镜103。处理单元106可以执行非暂态存储介质107中存储的指令以执行各种第一电子设备功能，诸如与第二电子设备102的光学数据通信。
类似地，第二电子设备102可以包括一个或多个处理单元113、一个或多个非暂态存储介质114、一个或多个光接收器116a和116b、一个或多个光发射器115，以及一个或多个透镜110。处理单元113可以执行非暂态存储介质114中存储的指令以执行各种第一电子设备功能，诸如与第一电子设备101的光学数据通信。
尽管第一电子设备101在上文中被图示和描述为具有一个光接收器108和两个光发射器109a和109b，并且第二电子设备102在上文中被图示和描述为具有一个光发射器115和两个光接收器116a和116b，但要理解这是实例。在各种具体实施中，在不脱离本公开的范围的情况下，第一电子设备和第二电子设备可以包括任意数量的对应光发射器和接收器。
如图所示，透镜103可以包括由分离元件105分开的中部104和外部120。这样一来，中部可以对应于第一光路，并且外部可以对应于第二光路。中部可以由与外部不同的材料构造。例如，中部可以是锆和/或不透明锆，并且外部可以是蓝宝石和/或蓝宝石玻璃。此外，分离元件可以由各种不同的材料构造，诸如铜焊环、硅、金属和/或粘合剂。分离元件可以将中部耦接到外部，诸如在使用粘合剂将中部连接到外部或在使用铜焊环将中部铜焊到外部时。
尽管透镜103被示为具有分离元件105，并且中部104被描述为由与外部120不同的材料形成且由分离元件105与外部分开，但要理解这是实例。在各种具体实施中，中部可以由与外部不同的材料构造，但可以不由分离元件从其分开。此外，在一些具体实施中，中部可以由与外部相同的材料构造，但可以由分离元件与外部分开。
中部104和外部120的材料不同和/或由分离元件105将中部与外部分开可以防止来自第一光路的光干扰第二光路或至少部分减轻这种干扰，反之亦然。如果没有这样的不同材料、分离元件或用于光学隔离第一光路与第二光路的其他机制，则通过透镜的任意路径中的光都可能不仅仅以直线穿过透镜。相反，光的一部分可以通过透镜而不是在行进的初始方向上传播，从而导致来自一个光路的光干扰一个或多个其他光路。这样可能妨碍数据的传输或至少使得数据传输更困难。通过对光路进行光学隔离，可以改善数据传输和/或使其更不容易出错。
类似地，如图所示，透镜110可以包括由分离元件111分开的中部111和外部121。这样一来，中部可以对应于第一光路，并且外部可以对应于第二光路。中部可以由与外部不同的材料构造。例如，中部可以是锆和/或不透明锆，并且外部可以是蓝宝石和/或蓝宝石玻璃。此外，分离元件可以由各种不同的材料构造，诸如铜焊环、硅、金属和/或粘合剂。分离元件可以将中部耦接到外部，诸如在使用粘合剂将中部连接到外部或在使用铜焊环将中部铜焊到外部时。
图1B示出了第一电子设备101从第二电子设备102接收时图1A的系统100。第二电子设备可以对数据编码并经由光发射器115发射诸如光117。透镜110的中部111可以收集由光发射器115发射的光117并将光117传递到透镜103的中部104。透镜103的中部104可以接收通过的光117并将其聚焦到光接收器108上。第一电子设备然后可以从光接收器108接收的光117解码所传输的信息。
图1C示出了第一电子设备101向第二电子设备102传输时图1A的系统100。第一电子设备可以对数据编码并经由光发射器109a和109b发射诸如光118a和118b。透镜103的外部120可以收集由光发射器109a和109b发射的光118a和118b并将光118a和118b传递到透镜110的外部121。透镜110的外部121可以接收通过的光118a和118b并将其聚焦到光接收器116a和116b上。第二电子设备然后可以从光接收器116a和116b接收的光118a和118b解码所传输的信息。
返回到图1A，光发射器109a,109b和/或115可以是至少一个光源。这种光源可以是任何种类的光源，诸如发光二极管(LED)、和有机发光二极管(OLED)、激光器、光发射器、白炽光源、红外发射器和/或其他这种能够产生光的设备。类似地，光接收器116a,116b和/或108可以是光探测器。此类光探测器可以是任何种类的光探测器，诸如光电二极管、光接收器、红外探测器和/或其他这种能够探测光的设备。
在一些情况下，还可以将光发射器109a,109b和/或115和/或光接收器116a,116b和/或108中的一个或多个用于数据传输之外的目的。例如，在不用于传输数据时，还可以利用光发射器116a,116b和/或108中的一个或多个向用户提供一个或多个指示灯。作为另一个实例，可以将光接收器116a,116b和/或108中的一个或多个用作环境光探测器以在相应电子设备未用于接收数据时确定相应电子设备工作所在的环境的环境光线水平。
作为另一个实例，可以利用一个或多个光发射器109a,109b和/或115和/或光接收器116a,116b和/或108确定电子设备101和102是否靠坞和/或通过其他方式对准。在此类实例中，第一设备的一个或多个光发射器可以周期性地、连续地或通过其他方式发射(例如响应于来自一个或多个对准元件的信号)，并且第二设备的一个或多个接收器可以周期性地、连续地或通过其他方式(例如响应于来自一个或多个对准元件的信号)监测此类发射。在接收此类发射时，第二设备可以确定设备靠坞和/或通过其他方式对准。在这种时候，第二设备可以发射设备已靠坞和/或通过其他方式对准到第一设备的确认。可以通过各种方式发起发射，诸如响应于来自一个或多个设备的一个或多个对准元件的信号，一个或多个对准元件诸如一个或多个磁体、开关、棘爪、按钮或探测设备靠坞和/或通过其他方式对准的其他元件。这些对准指示可以触发例如开始发射的指令。应当认识到，这些仅仅是若干可用于发起发射的适当结构的实例。
作为另一个实例，可以利用一个或多个光发射器109a,109b和/或115和/或光接收器116a,116b和/或108唤醒和/或通过其他方式改变第一电子设备101和/或第二电子设备102的一个或多个部件的功率或其他状态。例如，此类部件可以是功率传输和/或充电系统部件。在此类实例中，这种第一电子设备的一个或多个光发射器可以周期性地、连续地或通过其他方式发射(诸如响应于来自一个或多个对准元件的信号)，并且第二设备的一个或多个接收器可以周期性地、连续地或通过其他方式(诸如响应于来自一个或多个对准元件的信号)监测此类发射。在接收此类发射时，第二设备可以唤醒和/或通过其他方式改变第一电子设备和/或第二电子设备的功率传输和/或充电系统部件的功率状态，以便在第一电子设备和第二电子设备之间进行功率传输和/或充电。可以使用与上文相对于坞站论述的那些类似的结构和/或条件发起发射，像任何其他适当结构和/或条件那样。
系统100可以实现在第一电子设备101和第二电子设备102之间以光学方式同时传输和接收数据。这样可以比设备必须要在不同时间利用相同光路以完成发射和/或接收而不损失数据实现更快的通信。
尽管系统100被图示和描述为具有两条光路(一条是图1B所示经由光117的单信道数据路径，并且另一条是图1C所示经由光118a和118b的分路或双信道数据路径)，但要理解这是实例。在各种具体实施中，可以有任意数量的不同光路(发射、接收或两者)，它们可以是单信道、分路和/或被配置成其他方式。本实例并非意图进行限制。
图2是示出了利用透镜隔离进行光学数据传输的替代实例系统200的框图。如图所示，第一电子设备201包括处理单元206、非暂态存储介质207、光发射器208和光接收器209，以及透镜203。类似地，第二电子设备202包括处理单元213、非暂态存储介质214、光发射器215和光接收器216，以及透镜210。
与图1A的系统100相反，图2的系统200的透镜203和210可以利用透镜的几何形状而不是(或除此之外)一种或多种不同的材料或分离元件将第一光路和第二光路光学隔离。如图所示，透镜203包括成对的凹面部分204a,204b,205a和205b。类似地，透镜210包括成对的凹面部分211a,211b,212a和212b。由于相应透镜203或210的几何形状的原因，这样成对的凹面部分可用于防止从光发射器208向光接收器216发射的光传播干扰从光发射器215向光接收器209发射的光，和/或反之亦然。
在发射器208向接收器216发射光时，凹面部分204a的凹度可用于收集来自发射器的光并将通过透镜203的光路聚焦到凹面部分204b，使得几乎没有或没有光传播通过透镜203从而不与在发射器215和接收器209之间行进的光形成干扰。从凹面部分204b行进的光可以被凹面部分211a接收并收集，其凹度可用于收集光并将通过透镜210的光路聚焦到凹面部分211b，使得几乎没有或没有光传播通过透镜210从而不与在发射器215和接收器209之间行进的光形成干扰。这样一来，发射器208和接收器216之间的路径被隔离。
类似地，在发射器215向接收器209发射光时，凹面部分212b的凹度可用于收集来自发射器的光并将通过透镜210的光路聚焦到凹面部分212a，使得几乎没有或没有光传播通过透镜210从而不与在发射器208和接收器216之间行进的光形成干扰。从凹面部分212a行进的光可以被凹面部分205b接收并收集，其凹度可用于收集光并将通过透镜203的光路聚焦到凹面部分205a，使得几乎没有或没有光传播通过透镜203从而不与在发射器208和接收器216之间行进的光形成干扰。这样一来，发射器215和接收器209之间的路径被隔离。
此外，尽管系统200被例示和描述为利用成对的凹面部分以对光路进行光学隔离，但要理解这是实例。在各种具体实施中，可以利用其他透镜几何形状对光路进行光学隔离。例如，可以利用一个或多个凸面部分，凸面和凹面部分的组合和/或其他透镜几何形状。
此外，除了和/或替代透镜几何形状，可以利用光接收器和发射器的对准和/或位置对光路进行光学隔离。例如，系统200中的光发射器208和215以及光接收器209和216被示为相对于相应的透镜203和210呈90度取向。然而，在其他具体实施中，可以相对于对应的透镜在彼此相反的方向上以45度角取向用于不同光路的发射器(并且可以对应地布置对应的光接收器以接收所发射的光)。例如，在此类情况下，发射器208可以相对于透镜203朝向图2的左侧成45度角，并且发射器215可以相对于透镜210朝向图2的右侧成45度角(并且接收器216和209成相应角度以进行对应)。此类角度可以减少和/或消除从一条光路到另一条光路的光传播。
图3是示出了利用透镜隔离进行光学数据传输的方法300的流程图。这种方法可通过图1A-图1C或图2的系统来执行。
流程开始于框301，并前进到框302，在框302中，可以将透镜构造成具有彼此光学隔离的至少第一光路和第二光路。流程然后前进到框303，在框303中，可以将透镜耦接到第一电子设备。流程然后前进到框304。
在框304，可以配置第一电子设备以进行如下操作中的至少一项：利用光发射器经由第一光路向第二电子设备发射，或利用光接收器经由第二光路从第二电子设备接收。在一些情况下，可以配置第一电子设备进行这两项操作。
流程然后前进到框305并结束。
尽管上文将方法300例示和描述为包括按照特定顺序执行的特定操作，但要理解这是实例。在各种具体实施中，在不脱离本公开的范围的情况下，可以执行相同、相似和/或不同操作的各种布置。
例如，方法300描述了构造单个透镜并将其耦接到第一电子设备。然而，在各种具体实施中，该方法还可以包括构造具有彼此光学隔离的至少第三光路和第四光路的附加透镜以及/并且将此类透镜耦接到第二电子设备。
如上所述且如附图中所示，本公开公开了利用透镜隔离进行光学数据传输的系统和方法。第一电子设备可以与第二电子设备进行光学通信。设备中的每一个设备可以包括一个或多个光发射器、一个或多个光接收器和一个或多个透镜。透镜中的每一个透镜可以包括彼此光学隔离的至少第一光路和第二光路。在第一电子设备向第二电子设备传输数据时，第一电子设备的光发射器可以经由第一电子设备和第二电子设备的透镜的第一光路向第二电子设备的光接收器发射。类似地，在第一电子设备从第二电子设备接收数据时，第一电子设备的光接收器可以经由第一电子设备和第二电子设备的透镜的第二光路从第二电子设备的光接收器接收。由于通过可以对腐蚀有抵抗力和/或免疫力的透镜通过光学方式进行通信，因此设备可以更少受到由于暴露于环境、身体化学物质和/或其他这种物质而导致的问题影响。由于传输和接收是隔离的，因此可以同时执行传输和接收，并且这样提高了通过在单一时间接收或传输的系统的数据吞吐量。
在本公开中，本发明所公开的方法可实现为设备可读的指令集或软件。另外，应当理解，本发明所公开的方法中的步骤的特定顺序或分级结构为样本方法的实例。在其他实施例中，当保持在本发明所公开的主题内时，可重新布置方法中的步骤的特定顺序或分级结构。所附方法权利要求呈现样本顺序中的各种步骤的元素，并且并不一定意味着局限于所呈现的特定顺序或分级结构。
所描述的本公开可被提供作为计算机程序产品或软件，其可包括在其上存储有指令的非暂态机器可读介质，该非暂态机器可读介质可用于对计算机系统(或其他电子设备)进行编程以根据本公开来执行过程。非暂态机器可读介质包括用于以机器(例如计算机)可读的形式(例如软件、处理应用)存储信息的任何机制。非暂态机器可读介质可以采取但不限于如下形式：磁性存储介质(例如软盘、视频卡带等)；光学存储介质(例如CD-ROM)；磁光存储介质；只读存储器(ROM)；随机存取存储器(RAM)；可擦除可编程存储器(例如EPROM和EEPROM)；闪存存储器等。
据信，通过前述描述将理解本公开及其所附的许多优点，并且将显而易见的是，可在不脱离本发明所公开的主题或不牺牲所有其材料优势的情况下在部件的形式、构造和布置上作出各种改变。所描述的形式仅仅是说明性的，并且以下权利要求书旨在涵盖和包括此类改变。
尽管已参考各种实施例描述了本公开，但应当理解，这些实施例是示例性的并且本公开的范围不限于此。许多变型、修改、添加和改进是可能的。更一般地，已在上下文或特定实施例中描述了根据本公开的实施例。在本公开的各种实施例中可以不同方式将功能在框中分开或组合在一起，或以不同术语进行描述。这些和其他变型、修改、添加和改进可以落在以下权利要求界定的本公开的范围之内。

Claims (20)

1.一种用于光学数据传输的系统，包括：
第一电子设备，所述第一电子设备包括：
至少一个第一设备光发射器；
至少一个第一设备光接收器；和
至少一个第一设备透镜，所述至少一个第一设备透镜至少包括第一光路和第二光路，所述第一光路与所述第二光学数据路径光学隔离；并且
其中所述至少一个第一设备光发射器利用至少所述第一光路来发射，并且所述至少一个第一设备光接收器利用至少所述第二光路来接收。
2.根据权利要求1所述的系统，还包括第二电子设备，所述第二电子设备包括至少一个第二设备透镜，其中所述至少一个第二设备透镜至少包括第二光路和第四光路，所述第三光路与第四光学数据路径光学隔离。
3.根据权利要求2所述的系统，其中所述第二电子设备进一步包括至少一个第二设备光发射器和至少一个第二设备光接收器，其中所述至少一个第二设备光发射器利用至少所述第四光路来发射，并且所述至少一个第二设备光接收器利用至少所述第三光路来接收。
4.根据权利要求3所述的系统，其中所述第四光路从所述至少一个第二设备透镜向所述至少一个第一设备透镜的所述第二光路发射，并且所述第一路径从所述至少一个第一设备透镜向所述至少一个第二设备透镜的所述第三光路发射。
5.根据权利要求1所述的系统，其中所述至少一个第一设备光发射器包括至少一个光源。
6.根据权利要求5所述的系统，其中所述至少一个光源包括至少一个发光二极管、有机发光二极管、激光器、光发射器或红外发射器。
7.根据权利要求1所述的系统，其中所述至少一个第一设备光接收器包括至少一个光探测器。
8.根据权利要求7所述的系统，其中所述至少一个光探测器包括至少一个光电二极管、光接收器或红外探测器。
9.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一光路对应于所述至少一个第一设备透镜的至少包括第一材料的第一部分，并且所述第二光路对应于所述至少一个第一设备透镜的至少包括第二材料的第二部分。
10.根据权利要求9所述的系统，其中所述第一材料包括锆，并且所述第二材料包括蓝宝石。
11.根据权利要求10所述的系统，其中所述锆利用粘合剂耦接到所述蓝宝石。
12.根据权利要求10所述的系统，其中所述锆为不透明锆。
13.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一光路对应于所述至少一个第一设备透镜的第一部分，所述第二光路对应于所述至少一个第一设备透镜的第二部分，并且所述第一部分由至少一个分离元件与所述第二部分分开。
14.根据权利要求13所述的系统，其中所述分离元件包括铜焊环、硅、金属或粘合剂中的至少一种。
15.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一电子设备利用所述至少一个第一设备光发射器向第二电子设备传输数据，并且利用所述至少一个第一设备光接收器从所述第二电子设备接收数据。
16.根据权利要求15所述的系统，其中所述第一电子设备中的至少一个电子设备利用所述第一设备光发射器中的所述至少一个第一设备光发射器实现除数据传输之外的至少一个目的，或者所述第一电子设备利用所述第一设备光接收器实现除数据接收之外的至少一个其他目的。
17.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一光路通过所述至少一个第一设备透镜的几何形状或所述至少一个光发射器的角度中的至少一者与所述第二光学数据路径光学隔离。
18.根据权利要求1所述的系统，其中所述至少一个第一设备透镜将来自所述第二光路的光聚焦到所述至少一个第一设备光接收器上。
19.一种电子设备，包括：
至少一个光发射器；
至少一个光接收器；和
至少一个透镜，所述至少一个透镜至少包括第一光路和第二光路，所述第一光路与所述第二光学数据路径光学隔离；
其中所述至少一个光发射器利用至少所述第一光路向附加电子设备发射，并且所述至少一个光接收器利用至少所述第二光路从所述附加电子设备接收。
20.一种用于利用透镜隔离进行光学数据传输的方法，所述方法包括：
构造至少一个透镜，所述至少一个透镜具有第一光路和第二光路，其中所述第一光路与所述第二光路光学隔离；
将所述至少一个透镜耦接到第一电子设备；以及
配置所述第一电子设备以进行如下操作中的至少一项：
利用至少一个光发射器经由所述第一光路向第二电子设备发射；或者
利用至少一个光接收器经由所述第二光路从所述第二电子设备接收。
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