CN105556878B - 透明计算机结构 - Google Patents

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Abstract

提供了电子设备(101、200、300、400)，其包括：光学透射电部件(102、103、205‑210、303、304、405‑410、413‑418)和诸如板(105、201‑203)或者包围件(302、311‑313)之类的光学透射计算机结构。电子设备的部件通过在电子设备内自由传播的光学信号(212、216、309、316、422、426)通信。即，光学信号未经引导，并且可以行进穿过或者可以不行进穿过光学透射结构和部件。这实现了增加的通信通路和电子设备的各种部分之间的减少的物理连接数目。部件可以被放置在单个平面内或者三维布局内，并且仍然经由光学信号通信。本发明实现了电子设备的容易构建的适应性布局。

Description

透明计算机结构
技术领域
本发明涉及电子设备。具体而言，本发明涉及电子设备中的通信。
背景技术
在现代电子设备中，大量的电子部件被电连接以与彼此通信。在一些应用中，分立的部件被安装在包括所需要的用于将部件互连的导电通路的印刷电路板(PCB)上。对于其中需要更大量的部件的更复杂的应用，使用集成电路，其中部件被制作在半导体基板中，并且其中部件之间的通信在被设置在基板上的不同金属层中发生。
随着集成电路以及包括被设置在PCB上的分立部件的电路两者的复杂度的增加，与部件之间的通信相关的问题接踵而至。在包括数百万部件的集成电路中，越来越多的导电层需要被用于实现不同的部件之间的所需要的通信通路。集成电路中金属层的增加既导致了更复杂的制造方法又导致了与来自部件的热量消散关联的问题。相似地，随着PCB上的分立部件数目的增加，连接通路变得更复杂，而PCB的面积可能受到限制，这可能转而导致对电路功能的限制。
伴随着互连复杂度的增加而来的是导电通路的尺寸减小，因为最小化被电连接占据的面积是重要的。然而，随着电连接的尺寸减小，电阻增加，这转而导致更多的热量生成并且从而导致电路中的功率损失。
此外，对如今开发的电子设备的性能(诸如处理速度和功率消耗)的需求在增加，并且同时越来越重要的是减少电路的尺寸以在各种便携设备中使用。为了跟上更高的需求，电子设备中的部件的数目因此增加，这意味着设备中可能的和需要的连接和接触的数目快速增长，并且因此电路的整体复杂度也是如此。
因此，期望找到新的方法以解决伴随具有不断增加的复杂度的电子电路的部件之间的通信而来的复杂度和缺点。
EP 0041668涉及具有换能器部分的光纤光学测量设备，其包括光学供应电子系统。供应功率和测量信号经由相同的光导光纤传输，设备被提供有LED和光电二极管。
WO 2004/095105涉及具有光学透射介质的光学透射设备，其具有线性波导和多个光学接收器。
WO 2004/062138涉及用于借助于光通过光透射介质在信号发射端口和信号接收端口之间的信息传输的方法。
DE 10127017涉及用作光敏电阻器、光电二极管或光电晶体管的光电传感器，其具有半导体元件，半导体元件具有被设置为彼此平行的透明半导体层。
发明内容
本发明的总体目的是提供被提供有该设备的部件之间的更灵活的通信的电子设备。
根据本发明的第一方面，因此提供了：光学透射发光设备；以及光学透射光接收设备；被设置为使得从所述光学透射发光设备发射的光学信号未经引导地从所述光学透射发光设备传播，由所述光接收设备接收，其中所述光学信号的一部分发射穿过所述光学透射光接收设备。
根据本发明的电子设备是其中需要各种电部件之间的通信的设备。
光学透射部件是一种如下部件，其可以允许至少足够的光学信号通过该部件的材料，使得光学信号可以准确地由光接收设备接收。光学透射可以是例如透明、半透明、透光、或者其组合。发光设备和光接收设备经由光学信号的未经引导的传播通信。换句话说，光学信号未从一个设备被引导到另一设备，而是由发光设备发射并且可以自由地传播穿过光学透射材料和空气两者。
本发明基于如下认识，即通过使用由光学透射材料制成的部件，被设置在设备中的发光设备可以在若干方向上发射光学信号，这实现了与多于一个其它光接收设备的通信。在这种设备中，被设置在其中的部件可以通过不会被设备的光学透射部件阻挡的光学信号通信。本发明实现了设计电子设备的结构和布局的灵活性，其独立于设备内的部件的位置。因此，可以减少或甚至消除设备的部件之间的经由诸如接线之类的物理连接进行的若干电连接。经由未经引导的光学信号的通信进一步消除了对于将光学信号引导穿过例如光纤的需要，从而减少了电子设备的复杂度。通过消除或者减少对于部件之间的物理连接的需要，连接的数目可以被增加并且因此设备的处理速度可以以降低的复杂度(就互连的数目而言)被增加。因此，光学通信可以代替常规数据总线通信，这实现了增加的通信速度。
根据本发明的一个实施例，电子设备可以进一步包括第二光学透射光接收设备，其中所述光学信号透射穿过所述第二光学透射光接收设备。因此，多个光接收设备可以被设置在电子设备内的几乎任何位置，而不阻碍光学信号到达光接收设备中的每个或者任何光接收设备。因此，光接收设备是光学透射的，使得光学信号可以至少部分地通过光接收设备的材料。光学信号因此可以独立于光接收设备的位置而到达第二光学透射设备，这便于光接收设备的增加数目的可用设置。
在本发明的一个实施例中，电子设备可以进一步包括光学透射基板，该光学透射基板包括光学透射光接收设备，其中光学信号在基本内未经引导地传播。将集成光学透射光接收设备设置在光学透射基板中使得光学信号能够传播而不被基板阻挡。光学透射基板进一步实现基板内的设备之间的所需要的电连接的数目的减少。此外，其使得光学信号能够由光接收设备从增加数目的方向接收，因为光学信号可以通过基板。
此外，光学透射光接收设备可以有利地被配置为接收从所有方向到达光接收设备的光学信号，即接收器可以完全由光学透射材料制成。
根据本发明的一个实施例，发光设备可以是光学透射的并且被配置为在所有方向上发射光学信号。以这一方式，其允许多个发光设备和光接收设备之间的通信，该多个发光设备和光接收设备全部都是光学透射的、被设置在电子设备内的任何地方以便通信。例如，光学信号可以通过光学透射发光设备的材料，这实现了电子设备内的发光设备的其它布局可能性。
根据本发明的一个实施例，电子设备可以进一步包括光学透射电路板(105、201-203)，其中所述光接收设备被设置在所述光学透射电路板上，并且其中所述光学信号透射穿过所述光学透射电路板。从而，实现了使用光学信号的通过电路板的通信，从而改善了通信可能性。此外，对于用户而言，视觉上更吸引人的外观成为可能，因为可以可能获得电子设备的整体或者至少部分的几乎透明的外观。
根据本发明的一个实施例，发光设备可以被设置在第二光学透射电路板上。以这一方式，实现了电路板之间或者邻近彼此的不同设备之间的高速度无线通信。
根据本发明的一个实施例，多个电子设备每个都可以被设置在相应的光学透射包围件中，其中电子设备进一步被设置为在光学透射包围件中邻近彼此。光学透射包围件有利地是球形包围件。多个电子设备可以被设置为与彼此分离一定距离。
根据本发明的一个实施例，光接收设备可以有利地是固态光电晶体管或者光电二极管。发光设备可以有利地是固态发光设备，其中光是通过电子和空穴的复合生成的。这种发光设备可以有利地是发光二极管。光学透射光接收设备有利地由氧化铟镓锌制成。然而，光学透射光接收设备可以由任何其它合适的材料制成。此外，光学透射电路板可以由塑料或者玻璃制成。附加地，光学信号可以是包括在任何适当的波长区间内(诸如例如微波、红外、可见、紫外等)的波长的光信号。
本发明的其它特征和优势将在学习所附权利要求和下面的描述时变得明显。技术人员意识到的是，在不脱离本发明的范围的情况下，本发明的不同特征可以被组合以便创建除了下文中描述的那些实施例之外的实施例。
附图说明
现在将参照示出了本发明的示例性实施例的附图更详细地描述本发明的这些和其它方面，其中：
图1图示了包括单个电路板的根据本发明的实施例的电子设备；
图2图示了包括若干电路板的根据本发明的实施例的电子设备；
图3图示了根据本发明的实施例的电子设备；并且
图4图示了根据本发明的实施例的电子设备的分解图。
具体实施方式
在下面的描述中，参照示例应用描述了本发明。然而，应该注意，这决不限制本发明的范围，其同样可适用于其它应用，诸如光装备、LED灯、编码光灯具、移动电话、手表、抬头显示器、电视机、显示器、以及游戏。
图1图示了计算机总线101形式的根据本发明的电子设备101的示例性实施例。图1示出了电路板105、处理单元104、多个发光设备102、以及多个光学透射光接收设备103。光接收设备103是光学透射的并且被设置在也是光学透射的电路板105上。发光设备102也被设置在电路板105上。发光设备102通过发射光学信号与光接收设备103通信，该光学信号可以被光接收设备103中的至少一个光接收设备接收。在图1中图示的实施例中，光学信号可以从发光设备102未经引导地传播到光接收设备103中的至少一个光接收设备，并且可以传播穿过光学透射部件(在这一情形下为光学透射电路板105)和/或在光学透射部件内传播。发光设备102有利地是发光二极管，并且光接收设备103有利地是光电二极管或者光电晶体管。发光设备102在一些实施例中可以是光学透射的。
图2图示了本发明的示例性实施例，其中若干电路板201-203在外壳204中被堆叠在彼此上方。电路板201-203每个都包括相应的发光设备205-207和光接收设备208-210。电路板201-203和光接收设备208-210是光学透射的。如图2所图示，由被设置在底板201上的发光设备205发射的光信号212可以未经引导地传播穿过光学透射板202，并且穿过光学透射光接收设备210，以便由被设置在电路板203上的光接收设备208接收。由发光设备205发射的光学信号212在所有方向上发射。光学信号212因此还到达被设置在板201上的光接收设备209。这样，实现了在多于一个方向上的通信，即被设置在与发光设备205相同的板201上的光接收设备或者被设置在例如被设置在发光设备205的板201上方或者下方的板上的光接收设备可以接收发射的光学信号212。发光设备205-207可以是光学透射的。在这种情形下，由发光设备205发射的光学信号212在所有方向上发射。进一步参照图2，发光设备205-207和光接收设备208-210中的每个都可以连接到相应的集成电路，从而实现被设置在不同电路板201-203上的集成电路之间的无线通信。
再参照图2，电子设备200的备选实施例可以包括被设置在外壳204外部的发光设备214。在这一实施例中，外壳204是光学透射的。外部发光设备214可以发射光学信号216，光学信号216由被设置在相应的光学透射电路板201-203上的光学透射光接收设备208-210中的至少一个光学透射光接收设备接收。光学信号从外部发光设备214未经引导地传播到光接收设备208-210中的至少一个光接收设备。使用具有将光学信号216发射到若干光接收设备208-210的外部发光设备214的实施例，实现了广播功能。
图3图示了根据本发明的电子设备300的另一实施例，其中多个光学透射球形结构302位于透明外壳301中。球形结构302中的每个都包括发光设备303、光学透射光接收设备304、光学透射处理单元305、以及光学透射电池306。结构302可以由光学透射塑料制成。光学透射球形结构302可以被随机设置在透明外壳301中，仍然使得光学信号能够未经引导地从发光设备传播到被设置在不同的球形结构中的光接收设备。例如，如图3所示，由被设置在球形结构310中的发光设备发射的光学信号309由被设置在远程球形结构311中的光接收设备接收。光信号在所有方向上发射，因此光还可以到达被设置在其它球形结构中的其它光接收设备，例如被设置在远程球形结构312中的光接收设备。发光设备303在一些实施例中可以是光学透射的。此外，球形结构302原则上可以具有任何形状，诸如椭圆形、立方形、或者自由形状。图3中所图示的实施例可以用于例如智能编码光灯具、或者高性能并行计算应用。
再参照图3，备选实施例可以包括被设置在透明外壳301外部的发光设备314。外部发光设备314可以发射光学信号316，光学信号316由被设置在例如光学透射球313中的至少一个光学透射光接收设备接收。光学信号从外部发光设备314未经引导地传播到光学透射球313的光接收设备，或者被设置在任何光学透射球形结构302中的任何其它光接收设备。图3中的实施例可以用于广播功能，使得外部发光设备314与若干光接收设备通信。
图4图示了集成电路400的形式的根据本发明的电子设备400的示例性实施例。集成电路包括光学透射材料的若干层402-404，每个层包括相应的发光设备405-410和光学透射光接收设备413-418。壳体420包围集成电路400。集成电路400内的通信通过光学信号422从例如层402中的发光设备406到层404中的光接收设备417的透射来实现。在图4中，由发光设备406发射的光学信号422未经引导地传播穿过光学透射层403以及光学透射光接收设备416形式的光学透射部件，以便由被设置在层404中的光接收设备417接收。在一些实施例中，壳体420和基板424是光学透射的，这使得由外部发光设备428发射的光学信号426能够被集成电路400的光接收设备413(或者任何其它光接收设备413-418)接收。此外，对所公开的实施例的变化可以由技术人员在实践所要求保护的发明中，从学习附图、公开内容以及所附权利要求中理解和实现。例如，光学透射部件可以是光学信号可以穿过其传播的任何光接收设备、发光设备、电路板、基板等。
在权利要求中，词语“包括”不排除其它元素或者步骤，并且不定冠词“一(a)”或者“一个(an)”不排除多个。仅凭在互相不同的从属权利要求中记载某些措施的事实不表示这些措施的组合不能被有利地使用。
综上所述，电子设备101、200、300、400被提供为包括光学透射电部件102、103、205-210、303、304、405-410、413-418和诸如板105、201-203或者包围件302、311-313之类的光学透射计算机结构。电子设备的部件通过在电子设备内自由传播的光学信号212、216、309、316、422、426通信。即，光学信号未经引导，并且可以行进穿过或者可以不行进穿过光学透射结构和部件。这实现了增加的通信通路和电子设备的各种部分之间的数目减少的物理连接。部件可以被放置在单个平面内或者三维布局内并且仍然经由光信号通信。本发明实现了电子设备的容易构建的适应性布局。

Claims (14)

1.一种电子设备(101、200、300、400)，包括：
光学透射发光设备(102、205-207、214、303、314、405-410、428)；
第一光学透射光接收设备(103、208-210、304、413-418)；其特征在于
所述电子设备被设置为使得从所述光学透射发光设备发射的光学信号(212、216、309、316、422、426)未经引导地从所述光学透射发光设备传播，由所述第一光学透射光接收设备接收，
其中所述光学信号(212、216、309、316、422、426)的一部分透射穿过所述第一光学透射光接收设备。
2.根据权利要求1所述的电子设备，进一步包括第二光学透射光接收设备，其中所述光学信号透射穿过所述第二光学透射光接收设备。
3.根据权利要求1所述的电子设备，进一步包括第一光学透射电路板，所述第一光学透射电路板包括所述第一光学透射光接收设备，其中所述光学信号在所述第一光学透射电路板内未经引导地传播。
4.根据权利要求1所述的电子设备，进一步包括第一光学透射电路板，并且其中所述光学透射发光设备和所述第一光学透射光接收设备形成在所述第一光学透射电路板中，使得所述光学信号在所述第一光学透射电路板内未经引导地传播。
5.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述第一光学透射光接收设备被配置为接收从所有方向到达所述第一光学透射光接收设备的光学信号。
6.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述光学透射发光设备是光学透射的并且被配置为在所有方向上发射光学信号。
7.根据权利要求1所述的电子设备，进一步被设置和配置为使得所述光学透射发光设备(214、314、428)被设置为与所述第一光学透射光接收设备分离并且与所述第一光学透射光接收设备相距一定距离。
8.根据权利要求1所述的电子设备(101、200)，进一步包括第一光学透射电路板，其中所述第一光学透射光接收设备被设置在所述第一光学透射电路板上，并且其中所述光学信号透射穿过所述第一光学透射电路板。
9.根据权利要求8所述的电子设备，其中所述光学透射发光设备被设置在第二光学透射电路板上。
10.根据权利要求6所述的电子设备，所述电子设备被设置在相应的光学透射包围件(302、311-313)中，并且与不同的根据权利要求6所述的电子设备被邻近彼此地设置在光学透射外壳(301)中。
11.根据权利要求10所述的电子设备，其中所述光学透射包围件是球形的。
12.根据权利要求1至11中的任一项所述的电子设备，其中所述第一光学透射光接收设备由氧化铟镓锌制成。
13.根据权利要求1至11中的任一项所述的电子设备，其中所述光学透射发光设备是固态发光设备。
14.根据权利要求1至11中的任一项所述的电子设备，其中所述第一光学透射光接收设备是固态光电晶体管或者光电二极管。
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