CN1138910A - 集成电路通信卡 - Google Patents

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Abstract

本器材用于在两电子装置之间进行红外通信。诸如笔记本式计算机的第一电子装置(图7中10)上有一个可插一个集成电路卡的插口(84)，诸如计算机或打印机等的第二电子装置(104)带有红外收发单元(100)(或另一部带有插口有笔记本式计算机)，本器材包括一个带有刚性框架(图8中112)的集成电路卡(82)，此刚性框架前部(图8中114)装有连接器(88)，后部(图8中116)装有一个红外发射器(图8中120)和一个红外探测器(图8中122)，此刚性框架后部从插响正后方露出。因此，第一电子装置固定着发射器和探测器的位置和方向。带有这种发射器和探测器的集成电路卡，其宽度和厚度最好符合日本电子工业振兴会和印刷电路板标准。发射器最好包括沿电路板后端以一定间隔横向排列的多个发光元件(图8中141-144)，以便使较薄的电路板能提供较强的光能。

Description

集成电路通信卡
诸如笔记本式计算机等便携式电子装置正在越来越多地需要增设一个插口，以容纳根据日本电子工业振兴协会(JEIDA)和印刷电路卡(PC Card)标准制备的集成电路卡(IC Card)。根据这些标准，每个集成电路卡的卡长约86毫米，卡宽约54毫米，卡厚约5毫米。现在已制造出各式集成电路卡，其中包括具有相当大存储能力的集成电路卡，可以存储数据，还可以在电子装置和电路卡之间进行数据传输。便携式电子装置上还可以增设其他输入和输出12。
便携式电子装置和诸如打印机、台式计算机等电子装置之间往往需要传输数据，实现为此传输的一个方法便是使用一个后端带有连接器的集成电路卡，再将一条导线的一端插到电路卡上，另一端插到辅助电子装置上。然而，使用导线即不灵活也不方便，不能满足人们的要求，例如，电视接收机和电视遥控器之间通常都不使用导线连接器。如果用短导线将红外发射器和红外探测器组成的红外装置与两电子装置分别相连接器，就可以取代原来的长导线。但是，如果主用电子装置只是一台体积小的便携式计算机，那么，携带和存放这种带导线的红外装置并对主用电子装置和红外装置分别进行勤务保障，就显得十分繁琐。如果能用一种红外通信系统来连接器主用和辅助电子装置，并在一个电子装置上增设一个可插接集成电路卡的插口，从而大大简化携带、存放、架设红外数据通信装置的操作，就尤显可贵了。
根据本发明的一个实施例，专利申请人为专门设计可插接集成电路卡的电子装置提供了一种光电通信能力，这种装置不需要较大的存放空间，架设操作也十分简便。专利申请人提供的这种集成电路卡，其前部有可插入到电子装置的电路卡插口，其后部则露在电子装置之外，这种电路卡的后部还装有光发射器和光探测器。光发射器和光探测器都装在集成电路卡的同一个刚性框架上，并露在插口之外，因此，集成电路卡的刚性框架使光发射器和光探测器的位置和方向始终保持不变。光发射器和光探测器都装在集成电路卡的后端，光发射器主要向电路卡的后方发光，而光探测器则主要探测由电路卡后方射来的光。电路板的后部最好和其前部同宽、同原，这样有利于电路卡的存放。由于在电路卡后端同等宽面上以一定间隔排列多个发光元件，所以较薄的电路卡具有较强的发光能力。
本发明的新颖特点在下述权利要求书中作了具体说明。结合以下附图阅读以下文字介绍可以加深对本发明的理解。
附图的简要说明
图1是根据本发明的一个实施例的设计的集成电路卡和电子装置的局部轴侧图。
图2是图1所示集成电路卡的平面图(护盖已取下，且部分为示意图)。
图3是根据本发明的另一个实施例而设计的集成电路卡和图1所示电子装置的局部剖面图。
图4是根据本发明另一个实施例而设计的集成电路卡的局部。轴侧图。
图5是可供图1所示电子装置使用的集成电路卡和独立的红外装置的轴侧图。
图6是早期集成电路卡及其配用的导线连接器装置的部件分解图。
图7是主用电子装置和集成电路卡的局部轴侧图，并显示了与辅助电子装置的通信关系。
图8是图7所示集成电路卡的轴侧图(上护盖已取下)。
图9是图8所示集成电路卡的局部放大图。
图10是图8所示集成电路卡的电路框图。
图11是图8所示集成电路卡的光发射器和光探测器的驱动电路示意图。
图12是与图1所示相同的两个集成电路卡和两电子装置的局部轴侧图，并显示了相互间的通信关系。
最佳实施例的说明
图1显示了电子装置(10)和插入到此设备插口(14)的集成电路卡(12)。此卡的后端(16)从电子装置(10)中伸出。红外发射器(20)和红外探测器(22)排列在电路卡后端上，用于传送出和接收数据信号。在多数情况下，欲传送的数据存储或产生于电子装置(10)中，数据经过位于插口(14)前端或最里端的电子装置连接器(24)到达电路卡前端的连接器(26)，这些数据用来调制红外发射器(20)的光输出信号。同样，在多数情况下，由红外探测器(22)探测的以经过调制的红外光所代表的数据要转换成电信号，才能在连接器(24，26)和电子装置(10)内的电路中传输。有时，发射的和接收的数据要存储在集成电路卡自身的存储芯片上。
图2显示的是一个集成电路卡(12)，其前端有连接器(26)，其后端(16)带有红外发射器(20)和红外探测器(22)。控制电路(30)控制代表数据的信号在连接器(26)和红外发射器(20)以及红外探测器(22)的终端之间的流通。
图3显示的是一个集成电路卡(40)，它与图1和图2中的电路卡基本相同，只是其后部(42)的厚度比其可插入插口的前部(44)的厚度要大得多。这种加厚的后部有利于配用较大的红外发射器和红外探测器。
图4显示的是另一种集成电路卡(50)的局部，其后端部位(52)装有一个柱状透镜(54)。此透镜(54)形状大体相等于半个圆柱体，其作用一则是聚集电路卡平面(56)上，下方的红外光，从而为红外探测器提供更多的红外光，二则是使红外发射器发出的光更加水平地直射出去。
图5显示的是由集成电路卡(60)、红外发射器与红外探测器组件(62)和导线(64)组合而成的部件。这种结构布局可以使集成电路卡(60)存放于为“标准式”集成电路卡而设计的存放盒内，只是红外组件(62)和导线(64)要另行存放。看来，为存放个人计算机或其他电子装置和几个标准集成电路卡而制作的存放箱，还需要增加可存放红外组件(62)和导线(64)的空间。再者，在使用图5所示的组合部件时，由红外发射器(66)和红外探测器(68)构成的红外组件(62)须置于平面上，而且还要采取一定措施予以固定，以防止因弯曲的导线(64)的作用力而导致移位。然而，图5所示组合部件的优点在于集成电路卡(60)的机加工艺与早期的集成电路卡完全相同，在其前、后两端都配有连接器。图6所示是早期的集成电路卡(70)，其前、后两端有多接点连接器(72，74)，其导线装置(76)包括可从后端探头(74)中插入和拔出的插销(78)。
图7显示了集成电路卡(82)和诸如笔记本式计算机等电子装置(84)组合而成的部件(80)。如图8所示，集成电路卡(82)符合日本电子工业振业协会和印刷电路卡的标准。即电路卡的卡长(L)约为86毫米，卡宽(W)约为54毫米，卡厚(T)约为5毫米。图7所示的电路卡(82)已插入电子装置的插口(84)中，并被插口导槽(85)固定到位。从图上可以看到，卡的前端(87)厚约3.5毫米，而其后端(89)厚约5毫米。这两端的厚度可以说是在同一个等级上，因为薄者的厚度已超过了厚者厚度的50％。电路卡的前部(86)上有前连接器(88)，它与位于电子装置插口里端的电子装置连接器(90)相连接器。电路卡的后部(92)露在插口外，电路卡后端上装有一个可发射红外光的发射器和一个探测红外光的探测器，用来与装置(100)进行通信，而装置(100)则借助导线(102)与诸如打印机等辅助电子装置(104)相连。装置(100)和导线与辅助电子装置(104)存放在一起。由于辅助电子装置通常不是便携式的，所以装置(100)的体积大小不会导致太大的不便。装置(100)的厚度较大，为的是容纳较大的发射器(106)和探测器(108)。
图8显示的是集成电路卡(82)，图中，电路卡的上护盖(110)(见图7)已被取下。此电路卡包括有一个刚性框架(112)，刚性框架又分前框架(114)和后框架(116)。前框架(112)装有电路卡前连接器(88)。刚性框架上装有光发射器(120)和光电探测器(122)(均为间接安装的)，因此，发射器和探测器的位置和方向相对刚性框架(112)是固定不变的。
集成电路卡(82)包括一个装有电子元件(132)的电路板(130)，电路板前端(134)有红线(图中未显示)与电路板前部连接器(88)的接点尾端(136)焊接连通。电路板的后端(138)的交点线则与光发射器(120)和光探测器(122)相连。
光电发射器由4个发光元件(141-144)组成。电路卡框架后端有一块后挡板(150)，紧靠发光元件的后方，后挡板上有许多对准发光元件的小孔(152)，使发光元件发出的光直接射向后方。红外探测器(122)的后方置有一个红外窗口(154)，此窗口只能穿过红外光，因而可滤掉可见光或其他频率的光线，以免使光探测器(122)工作负担过重。光探测器(122)的指向使它可以探测到直向电路卡后部射来的光。
图9显示的是一个发光元件(142)和邻近发光元件(141)的一部分。诸如这样的发光元件(142)是现行的成品件，它包括一对终端(160，162)和一个发光片(164)，容装这些元件的是一个带有聚光镜(166)的透明塑料盒。电路卡框架后挡板(150)上有一个较大的锥形开口(152)或孔洞，从而使光线可以在锥形范围内射出，散射角(A)为围绕前后轴线(170)(上、下各20°左右)的大约40°(20°-80°)。后挡板上还有一个位于各发光元件横向一侧(方向B)的不透明隔板(172)，以阻止光线穿过邻近发光元件的锥形开口，还可阻止光线到达邻近电子装置的其他光探测器而造成干扰噪声。
各发光元件装配定位后，使其导电柱头(160、162)与位于电路板(130)后端(138)的相应焊盘焊接电连通。隔板(172)只能大概固定发光元件的位置，如果发光元件的装配位置相对开口(152)的前后轴线(170)有较大偏移，那么，此发光元件发出的部分光线受阻，不能直接作用于邻近电子装置的光探测器。但是，由于有多个不同的发光元件，完全可以确保有光线穿过散射角(A)所限定的锥形范围，所以，即便是一电子装置的光发射器元件与另一电子装置的光探测器元件没有精确对正，相互间有一定的位置偏差，也不会阻碍两电子装置之间的通信。将多个发光元件沿方向(B)以一定间隔横向排列(与电路卡宽度方向平行)，既可以使电路卡的前、后部厚度相同，又可以确保发出较强的光。电路卡后部较薄，就可将它存放于用来存放具有“标准”尺寸和外形(即符合日本电子工业振兴协会和印刷电路卡标准)的其他集成电路卡的存放盒内。为了使集成电路卡能存放在“标准”集成电路卡存放盒的空间内，最好将集成电路卡的卡宽(W)和卡长(L)限制在日本电子工业振兴协会和印刷电路卡标准的15％之内(分别为86毫米和54毫米)，板厚(T)则限制在相同标准的50％以内。
图10显示的是图8所示集成电路卡的电路框图。数据以8位并行格式经电子装置连接器(90)和电路卡连接器(88)之间的8条线路传输至输入/输出电路(190)，此输入/输出电路将线路(192)上的并行输入转换成线路(194)上的串行和输出。线路(194)上的代表数据的信号被输至可形成信号的数字式控制器(200)，后者在数据传输的开始和结束时产生相应的信号，并将线路(194)上的数字式数据转换成输出线路(202)上的模拟串行数据。线路(202)上的信号被输往一个模拟驱动器(204)，模拟驱动器(204)将信号放大并用它们驱动红外输入/输出装置(206)，而此输入/输出装置包括光发射器(120)和光探测器(122)。线路(210)上传输的能量产生经调制的红外光并按图中箭头(212)所示方向发射出去。如图中箭头(214)所示方向而接收的红外光被电路(206)的探测器(122)探测到，此探测器(122)将线路(214)上的输出传输到放大器(215)，放大器(215)将信号放大，再将其输出通过线路(216)传输至控制器(200)，控制器(200)产生代表对被探测的红外光束进行调制的数据，然后将数据通过线路(196)传输至输入/输出电路(190)，输入/输出电路(190)将这些数据以并行形式传输至电子装置。
图11显示的是模拟驱动器(204)的细部电路。从线路(202)发出的信号经过滤波器(220)到达放大晶体管(230)。来自线路(232)的直流电流到达4个并联的发光元件(141～144)，激活这些元件并使它们同步发出红外光束(调制也是同步进行的)。红外探测器(122)将自身的输出传输至放大器(240)，放大器(240)再将自身的输出通过线路(216)传输出去。图10和图11所示的电路是早已熟知的，这里介绍它们的目的是举例说明这些电路可以用来激活集成电路卡的光发射器和光探测器。
图12显示的是一套组合件，图中，集成电路卡(82)插在电子装置(10)的插口内，正在与插在另一电子装置或设备(256)的插口(254)内的同样的集成电路上或集成电路卡装置(252)进行通信。图上所示的电子设备(256)是一台诸如笔记本式计算机的便携式设备。集成电路板(252)上有一个由4个发光元件组成的红外发射器(260)和一个红外探测器(270)，二者均面对电子设备(252)的正后方(R2)。使用两个集成电路卡或集成电路板装置在两个各有电路卡插口(84，254)的电子装置或设备之间进行通信，可使通信既方便又省线。
因此，本发明提供了一种集成电路卡，其前部可插入电子装置的插口内，其后部则露在电子装置之外，其后端装有光发射器和光电探测器。这种集成电路卡有刚性框架，光发射器和光探测器固定在刚性框架上，因此二者的位置和方向是固定的。虽然图8所示的电路卡刚性框架(112)是用模压塑料材料制作的，但这不妨碍制作带有金属刚性框架的集成电路卡，而且刚性框架也可以是半金属制品，即使用金属上护盖或下护底，或使用金属侧框边，将它们与电路卡的连接器和尾端固定连接器或装配在一起。不论哪种情况，电路卡框架都可以形成一个固定的结构，用来固定电路卡前端的连接器(88)和光发射器及光探测器。虽然可以调节光发射器和光探测器的方向，但是一经调节后，它们相对具有电路卡插口的电子装置的位置和方向就被刚性框架所固定了。这就可以使人们只要将本专利申报人的带有光发射器和光探测器的集成电路卡插入电子装置的插口，即可开始进行红外通信。此后，电子装置将借助集成电路卡的刚性框架来支撑发光发射器和光探测器，并固定二者的位置和方向。虽然如图3所示的后端(42)较大的集成电路卡上可以安装电池，但是，集成电路卡所需电能，通常由电子装置通过电子装置连接器和集成电路卡前端的连接器形成的连接器接口提供。
本专利申请人通过使用在电路卡后端附近以一定间隔横向排列的多个发光元件增大了红外光的发射量，从而使本专利申请人可以使用现有的较小的发光元件，其尺寸大小既适合于装配在前、后部同厚的电路卡的后端，又可以得到较大的红外光输出。虽然利用这种设备也可以发射出可见光，但效果总不理想，部分原因是发出的可见光与自然界可见光容易相互干扰。本专利申请人倾向发射和接收红外光，其波长约为950毫微米。光发射器位于电路卡的后端附近，主要向电路卡的正后方发射红外光。光探测器同样可以探测到从电路卡正后方向电路卡后端射来的红外光。在电路卡后端附近可以安装以一定间隔横向排列的多个光探测元件。
尽管以上文字和附图介绍并显示了本发明的一些具体实施例，但是，应该承认，对那些精通此项技术的人来说，进行一些改进和变化并非难事，因此，对本发明权利要求书的理解应包括对本发明的改进和变化。
权利要求书
按照条约第19条的修改
1.一种集成电路卡，具有可插入电子装置插槽中的前部而其后部露在电子装置外，其特征在于：
该集成电路卡在其前、后部之间有一个刚性框架；该集成电路卡后部的厚度小于该电路卡宽度的1/2和其长度的1/2；
所述后部包括一个光发射器，此光发射器包括多个沿该电路卡后部横向宽度、以一定间隔排列的发光元件。
2.权利要求1中所述的集成电路卡，其中：
该集成电路卡包括一个不透明的后挡板，挡板上有多个基本相同的开口，每个开口都位于上述的一个发光元件之后，并与发光元件对正。
3.权利要求1中所述的集成电路卡，其中：
上述集成电路卡包括有与上述发光元件相电连接以同步激励这些发光元件的电路。
4.权利要求1中所述的集成电路卡，其中：
上述发光元件的装配应使它沿轴线方向射出大部分光束，而且光线的散射角不大于80°以轴线为中心。
5.一种集成电路卡，具有插入到电子装置插口中的前部而其后部露在电子装置外，其特征在于：
在上述集成电路卡的前部和后部之间有一个刚性框架；
上述集成电路卡后部包括光发射器和光探测器，每个安装在上述刚性框架上，且位置和方向也由上述刚性框架保持；上述光发射器的构成使它发射的光束的散射角(A)不大于80°。
6.权利要求5中所述的集成电路卡，其中：
上述集成电路卡后部的板厚要小于该电路卡卡宽的1/2和卡长的1/2；上述光发射器包括多个沿电路卡后端横向宽度以一定间隔排列的单个发光元件，并电连接可被同步激励，从这些发光元件发出的光围绕向后方延伸的轴线形成一个想象的锥体，其散射角不大于80°。
7.一种集成电路卡，其前部可插入电子装置的插口而其后部露在电子装置外，其特征在于：
其后部包括一个光发射器和一个光探测器，此光探测器至少可探测到某些波长范围的红外光和可见光；其后部包括一个红外窗口，它可使红外光通过但滤除大部分可见光。
8.一种集成电路卡组件，该集成电路卡具有前部可插入第一电子装置的插口和后部，其前、后部都有连接器，还有在该电路卡与远处的第二电子装置之间建立通信关系的设备，其中：
上述设备包括一个红外收发单元和电缆组件，电缆组件包括从红外收发单元引出的导线及在导线一端的插销，此插销与导线另一端的连接器相匹配，导线是柔性，以利于调整红外收发单元的方向。
9.一种在第一、二电子装置之间传输数据的方法，其中的各电子装置都有一个其前端可容纳集成电路卡的插口，插口的前端还装有电子装置的连接器，其特征是：
构成第一和第二个可插入上述插口之一的集成电路卡，各电路卡的前部带有电路卡连接器，各电路卡的后部带有一个光发射器和一个光探测器；
将上述第一、第二个电路卡的前部分别插入第一、二电子装置的插口，直到各电路板的连接器与各电子装置相应的连接器连接为止，而各电路卡的后部从各自插口向后方露出；
调整电子装置的方向，使上述电路卡的后部相互对正；
激励第一个电路卡的光发射器，使它发出经数据信号调制过的红外光，由第二个电路卡上的光探测器探测。
10.权利要求9中所述的方法，其中，
构成上述第一个集成电路卡的步骤包括形成电路卡的横向后端面，并在其上安装多个红外发光元件，使这些元件沿电路卡后端以一定间隔横向排列；
传输数据信号的步骤包括同步激励上述多个红外发光元件。

Claims (13)

1.一种集成电路卡具有可插入电子设备的插槽的前部，而其后部露在电子设备外，其特征在于：
该集成电路卡在其前、后部之间延伸着一个刚性框架；
该集成电路卡后部包括光发射器和光探测器，每个安装在上述刚性框架上，其位置和方向也由上述刚性框架保持。
2.权利要求1中所述的集成电路卡，其中：
该集成电路卡有一定厚度，也有一定长度和宽度，而长度和宽度均大于厚度；该集成电路卡有前端和后端，且前、后两端厚度相同；
上述光发射器和上述光探测器都基本装在该集成电路卡的后端上，所述光发射器主要向后方发光，而光探测器主要探测从后方射来的光。
3.权利要求2中所述的集成电路卡，其中：
该集成电路卡宽约54毫米，卡长约86毫米，卡厚约5毫米，且前、后部厚度相同。
4.权利要求2中所述的集成电路卡，其中：
该集成电路卡的后部的厚度小于该集成电路卡宽度的1/2，小于该集成电路卡长度的1/2；上述光发射器包括多个沿电路卡后端宽度方向以一定间隔排列的单个发光元件，这些发不元件电连接可被同步激励。
5.权利要求4中所述的集成电路卡，其中：
上述集成电路卡包括一个不透明的后挡板，挡板上有多个基本相同的开口，每个开口都位于上述的一个发光元件之后，并与发光元件对正。
6.权利要求1中所述的集成电路卡，包括一个带有上述插口的电子设备，其中：
上述集成电路卡的前部，在该电子设备的插槽内，位于固定的位置和方向；上述集成电路卡的后部伸出该插口，其相对该电子设备的位置是固定的。
7.一种电子设备的组合体，电子设备外壁上开有一个插口，此插口可插入根据日本电子工业振兴协会和印刷电路卡标准制备的集成电路卡，此种集成电路卡卡宽约54毫米，卡厚约5毫米，上述电子设备的插口前端有电子设备接头和一个集成电路卡，此集成电路卡的前部可插入到上述插口内，并有一个位于插口壁上位置和方向固定的固定框架，此固定框架上装有与上述电子设备接头相连接的集成电路卡前接头，此集成电路卡的特征是：
上述电路卡的后部从上述插口向正后方露出；该电路卡上装有一个其位置和方向由上述固定框架支承的红外发射器。
8.权利要求7中所述的组合件，其中：
上述集成电路卡的后部的宽度和厚度与该集成电路卡的前部的宽度和厚度相等，上述红外发射器位于该电路卡的后端，主要向该电路板的正后方发射红外光。
9.权利要求8中所述的组合件，其中：
上述红外发射器由多个独立的发光元件组成，这些发光元件在上述电路卡的后端以一定间隔沿该集成电路卡的宽度方向排列。
10.权利要求7中所述的组合件包括：
一台电子仪器，其壁上设有一个与上述电子设备的插口相同的插口，插口内置有另一个其尺寸大小与上述集成电路卡一致的集成电路卡，其后部从电子仪器的插口向正后方露出，其上装有一个红外探测器，用来探测从上述红外发射器发出的红外光。
11.在第一和第二电子装置之间传输数据的一种方法，其中，该第二电子装置至少有一个红外探测器，而上述第一电子装置的前面有一个插口，此插口用于置入一个上宽约54毫米、卡厚约5毫米的集成电路卡，该第一台电子设备的插口的前端有一个电子设备接头，其特征在于：
构成一个集成电路卡，使其前部的卡宽和卡厚与上述要求的卡宽和卡厚大体一致，在其前部装配一个电路卡接头，使其后部固定在其前产。在其后部安装一个位置与方向固定不变的红外发射器；
将上述电路卡的前部插入上述插口，直到上述电路卡接头与上述电子设备接头相连接为止，使该电路卡后部从插口向正后方露出；
调整上述第一电子装置的方向，使该插口的正后方对准上述第二电子装置的红外探测器；
从上述第一电子装置发出的数据信号经过接头到达该集成电路卡，并根据上述数据信号激活上述红外发射器，使上述红外发射器发射出经数据信号调制的红外光。
12.权利要求11中所述的方法，其中：
制备上述集成电路卡的步骤包括加工电路卡的后端并在端面上安装多个红外发光元件，并使这些元件沿横向宽度呈一定间隔排列；
传输数据信号的步骤包括同步激活所有的红外发光元件。
13.权利要求11中所述的方法，其中，上述第二电子装置上有一个与上述第一电子装置完全相同的插口，其中：
制备第二电子装置的步骤包括制备一个装有红外探测器的集成电路卡，红外探测器的位置和方向由电路卡的后端固定；
构成一个与上述第一电子装置的集成电路卡尺寸大小相同的集成电路卡，其后部装有一个红外发射器和一个红外探测器，此红外探测器即为上述第二电子装置的红外探测器，然后，将此集成电路卡插入到第二电子装置的插口内。
上述第二电子装置发出的数据被传输至该电子装置的集成电路卡，使电路卡上的上述发射器发出红外光，此红外光对向上述第一电子装置的探测器。
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