JP2022145625A - 非接触コネクタ及びそのアセンブリ - Google Patents

Abstract

【課題】信号の効率的な伝送を実現することができる新規な非接触コネクタ及びそのアセンブリを提供する。【解決手段】他の非接触コネクタと互いに協働して信号を伝送することができる非接触コネクタであって、光送信機と、前記光送信機を少なくとも部分的に覆う光透過部材とを含み、前記光送信機と他の非接触コネクタ上の光受信機の位置合わせ誤差が５μm以下になるように、位置合わせ機構をさらに含む、非接触コネクタに関するものである。【選択図】図１

Description

本発明は、非接触コネクタ及びそのアセンブリ、特に光伝送によって信号伝送を実現することができる非接触コネクタ及びそのアセンブリに関するものである。

日常生活におけるインターネット技術及び計算機技術の日々普及に伴い、データ伝送を扱うとき、ある電子機器を他の電子機器に接続するために、電気コネクタを使用して物理的接触を介して異なる電子機器間でデータ伝送を行うことが多い。これらの電気コネクタの頻繁な挿抜操作は、必然的にこれらの電気コネクタの構造的損傷につながり、接触不良を引き起こし、電気コネクタの寿命を短縮させることがある。

ワイヤレスデータ伝送（例えば、ブルートゥースやＷｉ－Ｆｉ伝送）は、一般的に使用される電気コネクタの代わりに非接触インターフェースを介して上記の欠点を解決する。しかし、大きなファイルのデータレートの制限により、ワイヤレスデータ伝送も大量のデータ伝送には適さず、比較的大きなファイルを伝送するのに多くの時間がかかる。さらに、データセキュリティとワイヤレスデータ伝送は、解決すべき技術的問題である。

そこで、信号の効率的な伝送を実現することができる新規な非接触コネクタ及びそのアセンブリを提供する必要がある。

本発明の主な目的は、信号の効率的な伝送を実現することができる非接触コネクタを提供することにある。

上記の技術的問題を解決するために、本発明は、以下の技術的手段を採用する。他の非接触コネクタと互いに協働して信号を伝送することができる非接触コネクタであって、発光することができる光送信機と、前記光送信機を少なくとも部分的に覆う光透過部材とを含み、前記光送信機と他の非接触コネクタ上の光受信機の位置合わせ誤差が５μm以下になるように、位置合わせ機構をさらに含む。

本発明の別の主な目的は、光信号伝送によって信号伝送を実現する非接触コネクタアセンブリを提供することにある。

上記の技術的問題を解決するために、本発明は、以下の技術的手段を採用する。非接触コネクタアセンブリであって、互いに協働して信号を伝送する第１非接触コネクタ及び第２非接触コネクタを含み、前記第１非接触コネクタが、光送信機と、前記光送信機を少なくとも部分的に覆う第１光透過部材とを含み、前記第２非接触コネクタが、光受信機と、前記光受信機を少なくとも部分的に覆う第２光透過部材とを含み、前記光送信機と前記光受信機の位置合わせ誤差が５μm以下になるように、位置合わせ機構をさらに含む、非接触コネクタアセンブリである。

本発明は、従来技術に比べて、以下の有益な効果を有する。本発明の非接触コネクタ及びそのアセンブリは、光信号によってデータを伝送し、非接触の入力インターフェースを形成し、位置合わせ機構によって非接触コネクタ間の効率的な信号伝送を確保することで、本発明の非接触コネクタ及びそのアセンブリは、多くの異なる応用分野で使用される。光信号によってデータを伝送し、かつ正確な位置合わせを実現して、効率的な信号伝送を確保する。

本発明による非接触コネクタアセンブリの斜視図である。 図１に示す非接触コネクタアセンブリの部分分解図である。 図２に示す非接触コネクタアセンブリの別の視点からの部分分解図である。 図３に示す非接触コネクタアセンブリの第１非接触コネクタの分解図である。 図１に示す非接触コネクタアセンブリの第２非接触コネクタの分解図である。 図１に示す第１実施形態の位置合わせ機構を有する非接触コネクタアセンブリのＡ－Ａ方向に沿った断面図である。 合わせた後の図６に示す非接触コネクタアセンブリの断面図である。 本発明による第２実施形態の位置合わせ機構を有する非接触コネクタアセンブリの斜視図である。 図８に示す非接触コネクタアセンブリのＢ－Ｂ方向に沿った断面図である。 本発明による第３実施形態の位置合わせ機構を有する非接触コネクタアセンブリの斜視図である。 図１０に示す非接触コネクタアセンブリのＣ－Ｃ方向に沿った断面図である。 合わせた後の図１１に示す非接触コネクタアセンブリの断面図である。 本発明による第４実施形態の位置合わせ機構を有する非接触コネクタアセンブリの斜視図である。 図１２に示す非接触コネクタアセンブリのＤ－Ｄ方向に沿った断面図である。 本発明による第５実施形態の位置合わせ機構を有する非接触コネクタアセンブリの斜視図である。 図１５に示す非接触コネクタアセンブリの別の視点からの部分斜視図である。 図１５に示す非接触コネクタアセンブリのＥ－Ｅ方向に沿った断面図である。 本発明による第６実施形態の位置合わせ機構を有する非接触コネクタアセンブリの斜視図である。 図１８に示す非接触コネクタアセンブリのＦ－Ｆ方向に沿った断面図である。 それぞれ携帯電話及びその対応するベースに設置された、本発明の非接触コネクタアセンブリの適用シナリオである。 図２０から携帯電話の他の外部構造及びその対応するベースの他の外部構造を除いたものである。

図１から図１９を参照し、互いに協働して信号を伝送する第１非接触コネクタ１００及び第２非接触コネクタ５００を含む、本発明による非接触コネクタアセンブリ９００である。前記第１非接触コネクタ１００と第２非接触コネクタ５００との間に、非接触の光伝送インターフェースが形成される。

図１から図６を参照し、前記第１非接触コネクタ１００は、第１回路基板１０と、前記第１回路基板１０に設置された、電気信号を光信号に変換することができる光送信機２０と、前記第１回路基板１０に設置された、前記光送信機２０の動作を制御する光送信機制御チップ３０と、前記第１回路基板１０、前記光送信機２０及び前記光送信機制御チップ３０を少なくとも部分的に覆う第１光透過部材４０とを含む。前記第２非接触コネクタ５００は、第２回路基板６０と、前記第２回路基板６０に設置された、前記光送信機２０によって送信された光信号を受信し、受信した光信号を電気信号に変換することができる光受信機７０と、前記電気信号を増幅する増幅器チップ８０と、前記第２回路基板６０、前記光受信機７０及び前記増幅器チップ８０を少なくとも部分的に覆う第２光透過部材９０とを含む。前記第１光透過部材４０と第２光透過部材９０は、いずれも信号の送受信に影響を与えない。

本発明において、前記第１非接触コネクタ１００は、電気信号を光信号に変換し、光信号を送信することができる機能を有し、第２非接触コネクタ５００は、光信号を受信して、光信号を電気信号に変換する機能を有する。もちろん、前記第１非接触コネクタ１００と前記第２非接触コネクタ５００は両方とも、必要に応じて光信号を送受信する機能を有してもよい。具体的には、以下の設定によって実現される。前記第１非接触コネクタ１００は、光信号を受信して受信した光信号を電気信号に変換することができる第２光受信機２１と、前記電気信号を増幅する第２増幅器チップ３１とをさらに含む。前記第２増幅器チップ３１と前記光送信機制御チップ３０は、単一チップ３０１に集積される。前記第２非接触コネクタ５００は、電気信号を光信号に変換することができる第２光送信機７１と、前記第２回路基板６０に設置された、前記第２光送信機７１の動作を制御する第２光送信機制御チップ８１とをさらに含む。前記増幅器チップ８０と前記第２光送信機制御チップ８１は、単一チップ８０１に集積される。具体的には、本実施形態では、前記増幅器チップ８０と第２増幅器チップ３１は、いずれもポスト増幅器集積回路コントローラであり、前記光送信機制御チップ３０と第２光送信機制御チップ８１は、いずれもレーザダイオード駆動コントローラである。好ましくは、本発明において、前記光送信機２０と前記第２光送信機７１によって発した光の波長は８５０ｎｍであり、光の波長は他の適切な波長であってもよい。前記第２光受信機２１と前記光受信機７０は両方とも、ガリウムヒ素フォトダイオードまたはリン化インジウムフォトダイオードであってもよい。実際の必要に応じて、前記第１非接触コネクタ１００と前記第２非接触コネクタ５００との間に、必要に応じて１つまたは複数の光路を設置することができる。具体的には、以下の設定によって実現される。前記光送信機２０と第２光受信機２１は、１つまたは複数設置されることができ、対応する光受信機７０と第２光送信機７１は、複数または１つ設置されることができる。前記第１回路基板１０に、電気信号を入力するための導電シート１３と電気信号を出力するための導電シート１４が設けられる。前記第２回路基板６０に、電気信号を入力するための導電シート６３と電気信号を出力するための導電シート６４が設けられる。各導電シートは、プレートエンドベースのばね端子（図示せず）またはソフトプレート１８に接続することができる。

前記第１非接触コネクタ１００は、前記第１回路基板１０に取り付けられた第１取付座２５をさらに含み、前記光送信機２０と第２光受信機２１は、前記第１取付座２５に取り付けられることができる。必要に応じて、回路基板に、対応する高さの第１取付座２５を取り付ける。前記第１非接触コネクタ１００は、第１取付座２５を含まなくてもよく、前記光送信機２０と第２光受信機２１は、前記第１回路基板１０に直接取り付けられてもよい。同様に、前記第２非接触コネクタ５００は、前記第２回路基板に取り付けられた第２取付座７５を含んでもよい。

本発明の非接触コネクタは、比較的小さな寸法を有し、具体的には、本発明において、前記第１非接触コネクタ１００と第２非接触コネクタは、いずれも略長方形であり、その寸法は、長さ１８．５ｍｍ、幅１０ｍｍ、高さ５ｍｍである。実際の必要に応じて、他の形状に設計することもできる。

理解を容易にするため、以下の説明では、前記第１非接触コネクタ１００に光送信機２０のみが設置され、前記第２非接触コネクタ５００に光受信機７０のみが設置される。前記非接触コネクタアセンブリ９００は、前記光送信機２０と前記光受信機７０の位置合わせ誤差が５μm以下になるように、位置合わせ機構をさらに含む。前記第１光透過部材４０が第１合わせ面４０１を含み、前記第２光透過部材９０が、前記第１合わせ面４０１と互いに合わせる第２合わせ面９０１を含み、前記第１光透過部材４０の前記第１合わせ面４０１とは反対側の別の面４０３に、前記位置合わせ機構の位置合わせを調整するための弾性部材５０が設けられており、具体的には、本実施形態では、前記弾性部材５０はばねである。前記第１非接触コネクタ１００は、前記第１回路基板１０に設置された第１磁性素子１１をさらに含み、前記第１磁性素子１１は、前記第１回路基板１０の前記光送信機２０が設置される側とは反対側に設置される。前記第２非接触コネクタ５００は、前記第２回路基板６０に設置された第２磁性素子６１をさらに含み、前記第２磁性素子６１は、前記第２回路基板６０の前記光受信機７０が設置される側とは反対側に設置される。位置合わせ機構を互いに位置合わせさせ、前記第１非接触コネクタ１００と前記第２非接触コネクタ５００の協働力を提供するように、前記第１磁性素子１１と前記第２磁性素子６１は互いに引き合う。具体的には、本実施形態では、前記第１磁性素子１１と前記第２磁性素子６１は、いずれも磁石である。前記第１非接触コネクタ１００は、それを固定する第１外殻１０１をさらに含み、前記第２非接触コネクタ５００は、それを固定する第２外殻５０１をさらに含む。

図１から図７を参照し、本発明による第１実施形態の位置合わせ機構を有する非接触コネクタアセンブリ９００である。本実施形態では、前記位置合わせ機構は、前記第１合わせ面４０１に設置された第１合わせ部４１２、及び前記第２合わせ面９０１に設置された、前記第１合わせ部４１２と合わせる第２合わせ部９１２を含む。前記第１合わせ部４１２と前記第２合わせ部９１２の一方は凹部であり、他方は対応する前記凹部と合わせる突出部である。具体的には、本実施形態では、前記第１合わせ部４１２は突出部４１３であり、前記第２合わせ部９１２は凹部９１３であり、前記突出部４１３は前記光送信機２０の両側に対称的に設置され、前記凹部９１３は前記光受信機７０の両側に対称的に設置され、前記突出部４１３と前記凹部９１３は、互いに合わせる円柱形である。前記第１光透過部材４０の両側に、それぞれ外側に突出するフランジ部４０４が設けられ、前記フランジ部４０４に貫通穴４０５が設けられ、一対のガイド柱４０６は、それぞれ対応する前記貫通穴４０５内に取り付けられ、前記ばね５０は前記フランジ部４０４の下側に位置し、前記ガイド柱４０６に取り付けられる。前記ガイド柱４０６と前記第１光透過部材４０は、一体的に形成されてもよい。

図８から図１０を参照し、本発明による第２実施形態の位置合わせ機構を有する非接触コネクタアセンブリ９００である。第１実施形態と比較して、本実施形態では、前記突出部４２３は前記光送信機２０の四辺に対称的に設置され、前記凹部９２３は前記光受信機７０の四辺に対称的に設置され、前記突出部４２３と前記凹部９２３は、互いに合わせる三角形である。前記ばね５０はガイド柱を通さずに、前記フランジ部４２４の下側に直接位置する。

図１０から図１１を参照し、本発明による第３実施形態の位置合わせ機構を有する非接触コネクタアセンブリ９００である。第２実施形態と比較して、本実施形態では、前記突出部４３３と前記凹部９３３は、互いに合わせるＵ字型である。

図１２から図１４を参照し、本発明による第４実施形態の位置合わせ機構を有する非接触コネクタアセンブリ９００である。前の実施形態と比較して、本実施形態では、または、前記突出部４４３は、第１合わせ面４０１から突出した、外周が傾斜している一体型突起４４５であり、前記凹部９４３は、前記第２合わせ面９０１に向かって凹んでおり、かつ前記一体型突起４４５と合わせる外周が傾斜している一体型溝９４５である。

図１５から図１７を参照し、本発明による第５実施形態の位置合わせ機構を有する非接触コネクタアセンブリ９００である。前の実施形態と比較して、本実施形態では、前記第１合わせ部４５２は、前記第１合わせ面４０１から内側に凹んでおり、第１方向に沿って貫通する溝４５３と、前記溝４５３の両側壁から前記溝４５３に向かって突出する位置決め突起４５５とを含み、前記第２合わせ部９５２は、前記第２合わせ面９０１から外側に突出する前記溝４５３と合わせる突起９５３、及び前記突起９５３に設置された、前記位置決め突起４５５と合わせる位置決め溝９５５を含む。

図１８から図１９を参照し、本発明による第６実施形態の位置合わせ機構を有する非接触コネクタアセンブリ９００である。前の実施形態と比較して、本実施形態では、前記位置合わせ機構は、前記光送信機２０の両側に位置する、前記第１光透過部材４０を貫通する第１穴４６１と、前記第２光透過部材９０の光受信機７０の両側に位置する第２穴９６１と、前記第１穴４６１及び前記第２穴９６１の両方に位置する位置決め柱４９６とを含む。前記ばね５０は、前記位置決め柱４９６に取り付けられる。

本発明の非接触コネクタ及びそのアセンブリは、非接触の入力インターフェースを形成し、光信号によってデータを伝送し、かつ位置合わせ機構によって非接触コネクタ間の効率的な信号伝送を確保する。本発明の非接触コネクタアセンブリ９００は、データセンタースイッチなどの高速データ及びビデオを送信する必要があるインターフェースに適用することができ、医療や軍事などのＥＭＩに極めて敏感なデバイスに適用することができ、広い応用前景を有する。さらに、２つの非接触コネクタから伝送される光信号は、空気または液体で伝送されることができ、チップと光電変換の機能により、ＬＶＤＳ（低圧差動信号）、ＴＭＤＳ（遷移時間最短差動信号）、ＣＭＬ（電流モードロジック）及び他の伝送可能な様々な信号を伝送することができる。

同時に、本発明の非接触コネクタは、極めて小さな寸法を有し、携帯電話、ノートパソコンまたはタブレットパソコンなどの３Ｃ消費製品、データセンタースイッチまたはサーバなどの短距離及び高速ボード接続、手術台内視鏡などの電磁干渉に強いデバイスに適用することができる。両コネクタを光ファイバで接続することで、大型パネルまたはテレビＧＰＵ（グラフィックカード）をコントローラに内部伝送することもできる。

図２０から図２１に示すように、本発明の非接触コネクタアセンブリ９００の適用シナリオであり、本適用シナリオでは、前記第１非接触コネクタ１００はベース２００内に位置し、前記第２非接触コネクタ５００は携帯電話３００内に位置し、前記第１外殻１０１はベース２００の構成部分であり、前記第２外殻５０１は携帯電話３００の構成部分である。

本発明の非接触コネクタアセンブリは、ワイヤレス充電、ワイヤレス電話間の信号伝送、デュアルパネル間及び取り外し可能なノートパソコン、折りたたみ式及び拡張可能なノートパソコンのアプリケーション、ビデオウォールのアプリケーション、大型テレビまたはノートパソコンの内部伝送に使用することができる。さらに、本発明の非接触コネクタ及びそのアセンブリは、光信号によってコネクタ間の信号伝送を実現し、損失が小さく、信号伝送が安定しており、前記非接触コネクタは、多くの異なる応用分野で使用することができる。

光通信モジュールは、光信号送信機と光信号受信機とを含み、前記光信号送信機と光信号受信機は、位置決めピンと位置決め溝の係合及び磁石の引力により自己位置合わせする。かつ、光信号受信機は、光トランシーバに機械的に結合されて、光送信機から光受信機への光伝送経路に沿った光伝送が、光トランシーバの送信レンズ及び光信号受信機の受信レンズを通過することを確保する。

上記は、本発明の一実施形態にすぎず、全てまたは唯一の実施形態ではなく、本発明の明細書を読むことで当業者によって行われる、本発明の技術的手段に対する等価な変更は、すべて本発明の特許請求の範囲に含まれるものである。

非接触コネクタアセンブリ ９００ 第１非接触コネクタ １００
第２非接触コネクタ ５００ 第１回路基板 １０
光送信機 ２０ 光送信機制御チップ ３０
第１光透過部材 ４０ 第２回路基板 ６０
光受信機 ７０ 増幅器チップ ８０
第２光透過部材 ９０ 第２光受信機 ２１
第２増幅器チップ ３１ 単一チップ ３０１、８０１
第２光送信機 ７１ 第２光送信機制御チップ ８１
導電シート １３、１４ 導電シート ６３、６４
ソフトプレート １８ 第１取付座 ２５
第２取付座 ７５ 第１磁性素子 １１
第１合わせ面 ４０１ 第２合わせ面 ９０１
別の面 ４０３ 第２磁性素子 ６１
第１外殻 １０１ 第２外殻 ５０１
第１合わせ部 ４１２ 第２合わせ部 ９１２
突出部 ４１３ 凹部 ９１３
携帯電話 ３００ ベース ２００
フランジ部 ４０４ 貫通穴 ４０５
ガイド柱 ４０６ 突出部 ４２３
凹部 ９２３ フランジ部 ４２４
突出部 ４３３ 凹部 ９３３
突出部 ４４３ 一体型突起 ４４５
凹部 ９４３ 一体型溝 ９４５
第１合わせ部 ４５２ 第２合わせ部 ９５２
溝 ４５３ 突起 ９５３
位置決め突起 ４５５ 位置決め溝 ９５５
第１穴 ４６１ 第２穴 ９６１
位置決め柱 ４９６ 弾性部材 ５０

Claims (10)

1. 他の非接触コネクタと互いに協働して信号を伝送することができる非接触コネクタであって、
   発光することができる光送信機と、
   前記光送信機を少なくとも部分的に覆う光透過部材とを含み、
   前記光送信機と他の非接触コネクタ上の光受信機の位置合わせ誤差が５μm以下になるように、位置合わせ機構をさらに含むことを特徴とする、非接触コネクタ。
2. 前記光透過部材が、他の非接触コネクタと合わせる合わせ面及び前記合わせ面とは反対側の別の面を含み、前記別の面に前記位置合わせ機構の位置合わせを調整するための弾性部材が設けられることを特徴とする、請求項１に記載の非接触コネクタ。
3. 互いに協働して信号を伝送する第１非接触コネクタ及び第２非接触コネクタを含み、
   前記第１非接触コネクタが、光送信機と、前記光送信機を少なくとも部分的に覆う第１光透過部材とを含み、
   前記第２非接触コネクタが、光受信機と、前記光受信機を少なくとも部分的に覆う第２光透過部材とを含み、
   前記光送信機と前記光受信機の位置合わせ誤差が５μm以下になるように、位置合わせ機構をさらに含むことを特徴とする、非接触コネクタアセンブリ。
4. 前記第１光透過部材が第１合わせ面を含み、前記第２光透過部材が前記第１合わせ面と互いに合わせる第２合わせ面を含み、前記第１光透過部材の前記第１合わせ面とは反対側の面に、前記位置合わせ機構の位置合わせを調整するための弾性部材が設けられることを特徴とする、請求項３に記載の非接触コネクタアセンブリ。
5. 前記第１非接触コネクタに第１磁性素子が設けられ、前記第２非接触コネクタに第２磁性素子が設けられ、位置合わせ機構を互いに位置合わせさせ、前記第１非接触コネクタと前記第２非接触コネクタの協働力を提供するように、前記第１磁性素子と前記第２磁性素子が互いに引き合うことを特徴とする、請求項４に記載の非接触コネクタアセンブリ。
6. 前記位置合わせ機構が、前記第１合わせ面に設置された第１合わせ部、及び前記第２合わせ面に設置された前記第１合わせ部と合わせる第２合わせ部を含むことを特徴とする、請求項５に記載の非接触コネクタアセンブリ。
7. 前記第１合わせ部と前記第２合わせ部の一方が凹部であり、他方が対応する前記凹部と合わせる突出部であることを特徴とする、請求項６に記載の非接触コネクタアセンブリ。
8. 前記突出部と前記凹部が、前記光送信機または前記光受信機の両側に対称的に設置され、前記突出部と前記凹部が、互いに合わせる円柱形であり、または前記突出部と前記凹部が、前記光送信機または光受信機の四辺に対称的に設置され、前記突出部と前記凹部が、互いに合わせる三角形またはＵ字型であり、または前記突出部は外周が傾斜している一体型突起であり、前記凹部は前記一体型突起と合わせる外周が傾斜している一体型溝であることを特徴とする、請求項７に記載の非接触コネクタアセンブリ。
9. 前記第１合わせ部が、前記第１合わせ面から内側に凹んでおり、第１方向に沿って貫通する溝、及び前記第２合わせ面から外側に突出する前記溝と合わせる突起を含み、前記溝内に溝の両側壁から前記溝に向かって突出する位置決め突起が設けられ、前記突起に前記位置決め突起と合わせる位置決め溝が設けられることを特徴とする、請求項６に記載の非接触コネクタアセンブリ。
10. 前記位置合わせ機構が、前記光送信機の両側に位置する、前記第１光透過部材を貫通する第１穴と、前記第２光透過部材の光受信機の両側に位置する第２穴と、前記第１穴と前記第２穴を同時に貫通する位置決め柱とを含むことを特徴とする、請求項５に記載の非接触コネクタアセンブリ。

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