以下の詳細および実装例の記述は、図面の記載も含み、以下に記載する実施形態の一部または全てを示していたり、本明細書の発明コンセプトの他の潜在的な実施形態または実装例を記載していたりもする場合がある。本発明の実施形態の概略は、図面を参照するより詳細な記載の前に記載される。
ここに記載するように、接続ポートは、電気および/または光インタフェース機能を提供する。一部の実施形態では、インタフェースおよび位置合わせのメカニズムが記載される。一部の実施形態では、インタフェースのPCBリアルエステート(real estate)を減らしたり、および/または、信号品質を向上させたりするメカニズムが記載される。一般的には、統合された光および電気インタフェースポートは、単一のポートおよび/または対応するプラグ内に統合された光コンポーネントと電気コンポーネントとを含み、これらをここでは、コネクタと、係合または対応するコネクタと称する場合がある。
一実施形態では、統合されたコネクタは、自身の内部に、光通信の光エンジンを含む。統合されたコネクタの内部には、コネクタ筐体、電気インタフェースアセンブリ、および、光インタフェースアセンブリが組み込まれている。一実施形態では、光通信の光エンジンは、光信号を生成するレーザダイオード、光信号を受信する光ダイオード、および、光インタフェースを制御する光集積回路(IC)を含む。
一実施形態では、統合されたコネクタは、レンズが固定されていたり(rigid or fixed)せずに、可動式であるフロータブル光レンズを含む。位置合わせメカニズムとともに、フロータブルレンズは、係合するコネクタとインタフェースして、位置合わせされたインタフェースを公差範囲内で提供することができる。位置合わせは、レンズがコネクタ内で強固に固定されておらずフロータブルであれば、コネクタの繰り返し利用の影響を受けにくい。
一実施形態では、統合されたコネクタは、別のコンポーネントとの間で信号を、光を利用して交換するジャンパアセンブリとして機能するプラグ可能光レンズアセンブリを含む。光信号を、コネクタで、または、コネクタを搭載するPCB上のコネクタの物理的な直近の範囲内で終端させるのではなく、光信号は、コネクタから処理コンポーネントの距離の少なくとも一部に光を利用して伝達することができる。従来は、光信号は、終端されて、処理コンポーネントに電気的に伝達されており(または、電気的にコネクタに伝達されて、光を利用して送信されている)、この方法では、信号品質が低減したり、および/または、信号帯域幅が制限されたりするおそれがあった。信号を、コネクタと処理コンポーネントとの間の距離の少なくとも一部において光を利用して伝達することにより、信号品質を維持して、帯域幅を増大させることができるようになる。
一実施形態では、ラッチコンポーネントによって、PCBに実装されているレンズコンポーネントに光コネクタ部を固定する。ラッチは、光インタフェース(例えば光ファイバ)をレンズへと位置合わせして固定することで、良好な信号転送機能を実現することができる。重要なことは、ラッチをPCBのリフロープロセス後に実装することができ、PCBの高温処理中にファイバおよびレンズコンポーネントをPCBから離しておくことができる、ということである。加えて、PCBに実装されているレンズコンポーネントにファイバをラッチを利用して物理的にインタフェースおよび位置合わせすることができれば、時間およびコストがかかるファイバの手動による位置合わせが不要になる。
コネクタポートは、「フリップ」または「非フリップ」構成に構成することができる。フリップ構成では、対応するプラグを「フリップ」して、電気コンタクトを位置合わせする必要がある。例えば、フリップUSB構成では、電気コンタクトが、コネクタの底部に位置している(PCBがコネクタの底部にあるような構成を想定すると)。フリップUSB構成では、電気コンタクトがコネクタの上部に位置する。非フリップ構成では、コンタクト用の電気リードが、光レンズコンポーネントを実装する必要のあるスペースを邪魔するような状況が生じうる。従って電気コンポーネントと光コンポーネントとが、同じ物理スペースをめぐって「競合」せざるをえない。リードを介して延びるレンズチューブホルダを利用することで、光インタフェースを適切に導入して組み込むことができ、一方では、電気リードをPCBと相互接続させることができる。
図1は、統合された光および電気インタフェースの一実施形態のブロック図である。システム100はデバイス110を含み、このデバイスは、複数のデバイス(デスクトップまたはラップトップコンピュータ、ネットブック、その他の同様のデバイス等を含む)のいずれを含んでもよい。コンピューティングデバイスのほかに、数多くの他のタイプの電子デバイスが、ここで記載する1以上のタイプのコネクタを含むことができ、ここに記載する実施形態は、このような電子デバイスどれに対しても同様に適用することができる。他の電子デバイスの例には、ハンドヘルドデバイス、スマートフォン、メディアデバイス、マルチメディアデバイス、メモリデバイス、カメラ、ボイスレコーダ、I/Oデバイス、ネットワーキングデバイス、ゲーミングデバイス、ゲーミングコンソール、その他の、本コネクタを含むことのできる任意の電子デバイスが含まれてよい。
デバイス110は、プロセッサ(proc)112を含み、このプロセッサは、電気および/または光信号、I/O信号を処理する任意のタイプの処理コンポーネントを表している。プロセッサ112は、アブストラクションであり、単一の処理デバイスを利用することもできるし、複数の別個のデバイスを利用することもできる。プロセッサ112は、マイクロプロセッサ、プログラマブル論理デバイスまたはアレイ、マイクロコントローラ、信号プロセッサ、または組み合わせを含んでよい。
デバイス110は、プラグ132にインタフェースするポート120を含む。プラグ132はコネクタプラグであり、周辺デバイス130(上述した同様のタイプのデバイスのいずれであってもよい)に、デバイス110との相互接続を可能とすることができる。プラグ132は、直接周辺デバイス130に構築されてもよいし(コードを介しても介さなくてもよい)、または、周辺デバイス130に、独立型のケーブルを介して相互接続されてもよい。プラグ132は、光インタフェース、電気インタフェース、または両方により通信をサポートする。
プラグ132は、デバイス110のポート120と係合(mate)する。ここでは、1つのコネクタが別のコネクタと係合する、という表現は、機械的な接続を提供することを意味する。1つのコネクタの別のコネクタとの係合は、通常、通信接続の提供である。ポート120は、機械的接続メカニズムを提供する筐体122を含む。ポート120はさらに、電気および光インタフェースコンポーネントを含む。光経路124は、プロセッサ112とポート120との間で信号を伝達する処理および/または終端コンポーネントを含みうる1以上のコンポーネントを表す。信号の伝達には、後述するが、光の生成および変換、または、電気の受信および変換が含まれてよい。
電気経路126は、プロセッサ112とポート120との間で電気信号を伝達する1以上のコンポーネントを表す。光経路124の一部が電気コンポーネント(特に、プロセッサ112に対する電気からの、または電気への変換)を含んでよいが、光経路124は、デバイス110で受信またはそこから送信された信号を、光信号として伝達する。これに対して、電気経路126は、デバイス110で受信した、またはそこから送信された信号を、電気信号として伝達する。従って光経路124は、ポート120に光インタフェース通信経路を提供し、電気経路126は、ポート120に電気インタフェース通信経路を提供する。
ポート120、筐体122、および光経路および電気経路(124および126それぞれ)は、上述したコネクタの実施形態をサポートしている。従って一実施形態では、ポート120が、自身の内部に光通信の光エンジンを含む統合されたコネクタであってよい。一実施形態では、ポート120は、光インタフェースのためにフロータブルレンズを含む。一実施形態では、ポート120は、プラグ可能な光レンズアセンブリを含み、光経路124は、プロセッサ112との間で信号を、光を利用して交換するジャンパアセンブリを含む。一実施形態では、光経路124は、光コネクタを、デバイス110のPCB上に実装されたレンズコンポーネントに固定するためのラッチコンポーネントを含む。ポート120は、フリップコネクタ、または非フリップコネクタとして構成することができる。上述した実施形態のうち1以上を組み合わせることもできる。
システム100は、概して様々な実施形態との関連で記載されており、様々な実施形態に関する詳細を以下で説明する。
自身の内部に光エンジンを含む統合されたコネクタを、アクティブ光コネクタまたはアクティブ光レセプタクルおよびアクティブな光プラグと称する場合がある。通常は、これらのアクティブ光コネクタは、係合するコネクタ、電気コンタクトアセンブリ、および光アセンブリに対する物理的な接続インタフェースを提供するコネクタ筐体を含む。電気コンタクトアセンブリおよび/または光アセンブリはさらに、「サブアセンブリ」と称される場合がある。技術的には、アセンブリは「完成された」製品、または、製品の完成されたシステムまたはサブシステムのことである場合もあるが、通常、サブアセンブリは、他のコンポーネントまたは別のサブアセンブリと組み合わせられて、サブアセンブリを完成するものである。しかし、ここではサブアセンブリを「アセンブリ」とは区別せず、アセンブリが、通常はサブアセンブリと考えられるものであってもよい。
電気コンタクトアセンブリは、コネクタ筐体に物理的に組み込まれたり、集積されたり、統合されたりして、電気I/Oインタフェースを提供する。光アセンブリは、コネクタ筐体に物理的に組み込まれて、光I/Oインタフェースを提供する。一実施形態では、光アセンブリは、能動的に光信号を生成し、および/または、受信し、および処理する光エンジンを含む。統合されたコネクタを介した接続インタフェースによって、異なるインタフェースを介した電気I/Oまたは光I/Oまたは両方を、コネクタ筐体内に組み込むことができるようになる。電気I/Oおよび光I/Oは、同時に生じる場合もあり、略同時に生じる場合もあり、または、別個に、もしくは、「交互に」動作するよう設定されていてもよい。
一実施形態では、光エンジンが、電気I/Oインタフェースのプロトコルに合致するよう、またはこれに従って、光信号を処理することができる。光および電気インタフェースは、同じプロトコルに従って動作する必要は必ずしもないが、そうであってもよい。光エンジンが電気I/Oインタフェースに従って信号を処理するか、または、異なるプロトコルまたは規格に従って動作するか、に関わらず、光エンジンは、特定のコネクタで意図されているプロトコルで設定またはプログラミングすることができ、光エンジンが異なれば、それぞれ異なるプロトコルで設定してよい。一実施形態では、光エンジンは、光信号を生成するレーザダイオード、光信号を受信する光ダイオード、および、レーザダイオードおよび光ダイオードを制御する光集積回路(IC)を含む。
一実施形態では、光ダイオード、または、光ダイオード回路を有するコンポーネントは、光信号を電気に変換することができるので、光終端コンポーネントと考えることができる。レーザダイオードは、電気信号を光に変換する。光ICは、光を利用して送信する信号に基づいて、レーザを適切な電圧で駆動して光信号を生成する出力を生成することで、レーザダイオード(例えば垂直共振器面発光レーザ、またの名をVCSEL)を駆動する。光ICは、光ダイオードが生成する電気信号を受信して、解釈するために処理する。一実施形態では、光ICは、電力を管理して、利用されていない間は、光コンポーネント(例えばレーザ、光ダイオード)を電源OFFにする。
利用可能な電気プロトコルまたは規格は、ユニバーサルシリアルバス(USB)(規格またはmini)、高精細マルチメディアインタフェース(HDMI)、またはDisplayPortを含んでよい。各異なる規格には、電気コンタクトアセンブリ用の異なる構成およびピンアウトが含まれてよい。加えて、コネクタ筐体のサイズ、形状、および構成は、対応するコネクタ同士の係合についての公差を含み、規格に基づいていてよい。従って、光I/Oアセンブリを統合するコネクタのレイアウトは、様々な規格によって異なっていてよい。当業者であれば理解するように、光インタフェースは、レシーバを光信号トランスミッタにインタフェースするために見通し線通信(line-of-sight connections)を必要とする。従ってコネクタの構成は、レンズが対応する電気コンタクトアセンブリを邪魔しないようにする必要がある。例えば、コネクタ筐体内で利用可能なスペースに応じて、光インタフェースレンズを、コンタクトアセンブリの側面側(または上部もしくは下部)に位置させる必要があろう。
図2は、自身に光エンジンが組み込まれた、統合された光および電気インタフェースポートの一実施形態のブロック図である。コネクタ200(つまり、図2に示すコンポーネントの完全なアセンブリ)が、統合されたコネクタの一例を表している。より詳しくは、コネクタ200が、コネクタ筐体内にアクティブな光エンジンを有するコネクタを表している。図示されている具体例は、USB規格−Aコネクタであるが、他のコネクタタイプをここで記載するように構成することもできる点を理解されたい。従って、規格コネクタを介する光通信は、光電気回路および光コンポーネントを、コネクタ200とともに示されているコネクタレセプタクルに収めることによりアクティブに実装することができる。
図示されているように、コネクタ200は、レセプタクルシート金属260と、レセプタクル筐体250とを含む。レセプタクルシート金属260は、コネクタに、機械的なインタフェースおよび接地を提供する。より詳しくは、レセプタクルシート金属260は、コネクタ200が対応するプラグと係合するときに、レセプタクル筐体250に位置的な剛性およびEMI(電磁干渉)からのシールドを与える。レセプタクル筐体250がさらに機械的なインタフェース構造を提供し、I/Oインタフェースを組み込むための構造上または機械上のフレームワークを提供する。電気インタフェースは、コンタクトサブアセンブリ(またはアセンブリ)210を介して提供される。光インタフェースはレンズフレーム220、光エンジン230、および、レンズ240により提供される。
上述したように、光エンジン230は、レーザダイオード、光ダイオード、および光ICを含んでよい。光エンジン230を構成するコンポーネントは、FR4 PCB(FR―4(frame retardant 4) PCBとも称される)、可撓性基板(flex-board)、またはリードフレーム等の基板にダイボンドまたはワイヤボンドされてよい。レンズフレーム220は、光損失を低減させるために、レンズ240および光エンジン230の間を正確に位置合わせする。
レンズ240は、任意の適切な材料で構築することができ、これには、プラスチック、ガラス、シリコン、その他の成型可能であり光を合焦する材料が含まれてよい。現在の技術では、コスト面、製造面、および耐久性の面から都合のよいプラスチックレンズが一般的な材料であろう。一実施形態では、レンズ240は、拡大されたビームの光インタフェースをサポートするよう設計される。ビームを拡大する方法では、レンズ240が送信信号を拡大してコリメーションして、受信信号を合焦する。当業者であれば理解するように、コリメーションとは、光信号の光子を受信に対してより平行にすることである。ビーム拡大については、図15を参照して詳述する。
レンズ240は、コネクタ200に送信光ビームを拡大させて、光通信をしやすくさせる。加えて、コネクタ200は、レンズ240を利用して、通信の受信時に、拡大光ビームを合焦する。レンズ240は、受信光を、光エンジン230(例えば光ダイオード)の受信コンポーネントに合焦して、光エンジン230(例えばレーザダイオード)の送信コンポーネントからの光を拡大する。図では、コネクタ200により1つの光チャネルがサポートされている。一実施形態では、コネクタ200は、複数の光チャネルをサポートしている。さらなる光チャネルが、送受信用のレンズを含み、対応する送受信用のコンポーネントを光エンジン230側に備えることもできる。
一実施形態では、コネクタ200はUSBインタフェースをサポートしている。この実施形態では、コンタクトサブアセンブリ210は、USB2コンタクト、USB3コンタクト、または両方を含むことで、後方互換性および電気通信機能の達成を実現することができる。
図3は、自身に光エンジンが組み込まれた、統合された光および電気インタフェースプラグの一実施形態のブロック図である。コネクタ300(つまり、図3に示すコンポーネントの完全なアセンブリ)が、統合されたコネクタの一例を表している。より詳しくは、コネクタ300は、光および電気インタフェースを両方ともサポートするコネクタである。図示されているように、コネクタ300の構造は、USB規格−Bコネクタに類似しており、図2のコネクタ200を補完するものである。ここでも、このコネクタの具体例はあくまで一例にすぎず、限定として捉えられるべきものではない。
コネクタ300は、シート金属シールド340を含み、コネクタ300を係合させるときに、プラスチック筐体310に剛性と電磁干渉シールドとを与えている。プラスチック筐体310は、コネクタ300に機械的なインタフェースと、電気および光インタフェースとを可能とする構造とを与える。プラスチックレンズ320および光エンジン330が、プラスチック筐体310に組み込まれて、光インタフェース経路を提供している。一実施形態では、光エンジン330は、レーザダイオード、光ダイオード、および、光ICを含む。図2の光エンジン230同様、光エンジン330のコンポーネントも、基板にダイボンドまたはワイヤボンドされてよい。一実施形態では、プラスチック筐体310は、シート金属コンタクト350(係合するコネクタの対応するシート金属筐体との間を機械的および電気的にインタフェースするもの)が嵌合する内部スロットを含む。プラスチック筐体310は、さらに、光損失を最小限にするための位置合わせ特徴を含んでよい。
図4は、統合された光および電気インタフェースとの間で、光信号を送受信する一実施形態のフロー図である。このフロー図は、ハードウェア、ソフトウェア、またはこれらの組み合わせを含んでよい処理論理が実行可能な様々な処理アクションのシーケンスの例を提供している。特定のシーケンスまたは順序で示すが、そうと明記しない限り、アクションの順序は変更可能である。従って図示されている実装例は、一例としてのみ捉えられるべきであり、処理を異なる順序で行ったり、一部のアクションを並列実行したりすることもできる。1以上の処理を、本発明の様々な実施形態から省くこともできる。従って、全ての実装例で全てのアクションが必要であるというわけではない。他の処理フローを採用することもできる。
一実施形態では、光アセンブリをコネクタ筐体に搭載する(402)。電気アセンブリもコネクタ筐体に搭載する(404)。光アセンブリおよび電気アセンブリは、搭載するものとして記載され、これは、これらのアセンブリを、コネクタの物理構造に組み込むことを意味している(例えば、コネクタ筐体内に組み込むこと)。これらアセンブリの搭載は、光および電気インタフェースを提供する1つの方法である。しかし、アセンブリおよびこれに関連する通信経路は、ホストデバイスの共通経路を初期化および/または設定することによっても提供されることが想定される。従って、経路のハードウェアコンポーネント(例えば、信号を提供または生成するプロセッサまたはコンポーネント(1つまたは複数))とインタフェースするソフトウェアドライバを準備するときに、アセンブリを提供してよい。
一実施形態では、光アセンブリは光エンジンを含む。光エンジンは、通信ごとに初期化する必要がある(406)。光エンジンは、統合された光および電気コネクタがその一部を形成するホストシステムの動作中に、動的にアクティベートまたはインアクティベートすることができる。光エンジンをアクティベートすることで、光経路が提供されたり、類似したアクティベート処理が提供されたりするとみなすことができ(例えば電力保全のために)、電気経路をディアクティベートすることで、経路が提供されるとみなすことができる。
送信時には、信号はシステム内で生成されて、コネクタから、統合されたコネクタを介してホストシステムが接続されている遠隔デバイスに送信される。従って信号は光ICで生成される(408)。生成された信号は、ホストシステムの別の部分から受信され(例えばドライバからICに送られて)、次に、ICで送信用の処理を受ける。信号は、システム410が実装するプロトコルに基づいて、電気信号から光信号に変換される。プロトコルには、ICを組み込むコネクタの光および/または電気プロトコルが含まれる。信号は次に、レーザダイオードで送信されてよい(412)。信号のレーザダイオードを利用した送信は、信号を電気から光に変換することと考えられる。
受信時には、信号が光アセンブリのレンズで受信される(414)。信号はレンズから、例えば光ダイオードに転送されて、光信号から電気に変換されて、光ICの処理が受けられるようにする(416)。信号の変換は、光エンジンの光ダイオードを利用して行うことができ、または、光信号は、信号を受信するプロセッサの物理的近傍位置にある光終端コンポーネントに伝達されてもよい。一実施形態では、光ICは、変換された受信信号を処理する(418)。
コネクタ筐体に組み込まれている光ICを利用すると、コネクタからの信号が異なるプロセッサに伝達されることを回避することができる。この実施形態では、コネクタ自身が光トランシーバであり、この方法は、これに匹敵する、光処理をコネクタの外部で実行する受動的な方法よりも、PCBレイアウト上のリアルエステートが少なくて済む。
上述したように、係合するコネクタ間の光インタフェースは、適切な信号交換が行えるように位置合わせすべきである。一実施形態では、光アセンブリにフローティングレンズが含まれる。フローティングレンズは、コネクタ筐体内に固定位置合わせされていないレンズのことであり、これにより、光ファイバを光アセンブリの光レンズに、より柔軟に位置合わせすることができる。
一実施形態では、レンズコンポーネントの本体内の、係合するコンポーネントまたはコネクタの対応するピンまたはタブとインタフェースする切り欠き部により位置合わせすることができる。または、レンズコンポーネントの本体に、係合するコンポーネントまたはコネクタ上の切り欠き部とインタフェースするピンまたはタブを含めてもよい。一実施形態では、フローティングレンズを適切な位置に押し込むスプリング力を生じさせることで、位置合わせを向上させることができる。
図5Aから図5Bは、フロータブルレンズを有する統合された光および電気インタフェースの一実施形態のブロック図である。図5Aおよび図5Bの例の具体的な機械構造は、光USB規格―Aプラグの内部構造に類似していてよいが、これは制限ではない例示である。図5Aは、電気インタフェースが見える外観からのフローティング光レンズを有するコネクタを示しており、ここでフローティングレンズは、コネクタとの係合端に見えている。図5Bは、コネクタ筐体の壁に隣接しているであろうコンポーネントの面からの視野で、フローティング光レンズを有するコネクタを示している。
図5Aでは、コネクタがUSB2コンタクト506、USB3コンタクト504、USB2プラスチック筐体508、および、USB3プラスチック筐体502を含む。USB2およびUSB3コンタクトは、プラスチック筐体内に設けられる電気コンタクトアセンブリである。9つの電気コンタクトを有するフローティングレンズメカニズムをUSB3規格で大量生産するためには、筐体の構造に、内部に嵌合される電気コンタクトの複数の部品を含ませることができる。図示されているように、別個のプラスチック筐体を実装して、電気コンタクトを捉えることができる。しかし、筐体の数は2つより多くても少なくてもよい。図では、USB3プラスチック筐体502がUSB3コンタクトを捉え、USB2プラスチック筐体508がUSB2コンタクトを捉えるように構成されている。一実施形態では、USB3プラスチック筐体502は、両側面にキーを含み、USB2プラスチック筐体508の切り欠き部にスナップ係合させることができる。USB3プラスチック筐体502およびUSB2プラスチック筐体508は、単一のコンポーネントの部分であってよい。2つのプラスチック筐体が組み合わせられて、電気インタフェースおよび光インタフェースを搭載するための1つのプラスチック筐体を構成する。フロータブルレンズ510は(プラスチックフロータブルレンズであってよい)、さらに、コネクタの係合端に位置するとして図示されている。
図5Bでは、電気アセンブリの電気リードが、コネクタ筐体の背面から突出している様子が示されている(USB3コンタクト520およびUSB2コンタクト522)。USB2プラスチック筐体524は、フロータブルレンズ534を組み込むための構造を提供している。フロータブルレンズ534は、筐体内に固定搭載されない、という点でフロータブル(フローティング)と称される。フローティングレンズメカニズムは、スプリング528を、USB2プラスチック筐体524を一端とするとともに、プラスチックフロータブルレンズを他端として押し付けることにより実装することもできる。スプリング528により、フロータブルレンズ534をUSB2プラスチック筐体524の係合端に形成されたキャビティ(cavity)内に押し込む張力または抵抗力を生成する。スプリング528は、コイルまたはフラットな形状で実装することができ、プラスチックまたはシート金属から形成することができる。USB2プラスチック筐体524のキャビティは、フロータブルレンズがその中で移動、回転、または傾斜できるような十分な空のスペースを含んでいる。プラスチック筐体の係合端は、中央ストッパー(例えばタブまたはフェース、またはその他のメカニズム)を含み、ここに、スプリング528を利用してフロータブルレンズ534を押し付けることができる。
フロータブルレンズ534は、ビーム拡張用のレンズ面532、レセプタクル側に、レンズと係合するための位置合わせ用の切り欠き部530、および、ファイバを取り付けるためのファイバブラインド穴といった、全て精度の高いフィーチャを含んでいる。ファイバ526は、コネクタ筐体内に形成されたファイバチャネル内に設けられ、ファイバブラインド穴内のフロータブルレンズ534と係合するものとして示されている。図の例では、4つの別個のレンズおよび光ファイバがあり、これらを利用してコネクタ内に2つの別個の光チャネルを実装することができる。
プラグが係合されない場合、フロータブルレンズ534は、USB2プラスチック筐体524の中央ストッパーに対して押し付けられる。プラグを係合する場合には、フロータブルレンズ534は、位置合わせ用の切り欠き部530を介してレセプタクルのレンズにはまる(key)ので、フロータブルレンズ534のレンズ面532が、レセプタクル側のレンズのものと整列するようになる。同時にフロータブルレンズ534が、レセプタクル側の位置合わせ用バンプにより後方に押し付けられる。フロータブルレンズ534が後方に押し付けられると、USB2プラスチック筐体524の動き(並進であっても、回転であっても)が、フロータブルレンズ534の動きから分離される。
一実施形態では、統合された光および電気インタフェースコネクタは、光信号を処理するために、光エンジン内に光ICを含むアクティブなインタフェースであってよい。一実施形態では、光信号は、コネクタまたはプラグから処理コンポーネントに処理を受けるために送信されてよい。この実装例では、トランシーバモジュールジャンパケーブルアセンブリが、光信号を、少なくともその経路の一部で光を利用することで、処理コンポーネントへと伝達する。従来は、PCBのトレースを介して光信号をコネクタと交換していたが、この方法では信号品質が劣化していた。信号を、光を利用して伝達すると、より高い信号品質、および、より高い帯域幅とが達成される。
図6は、PCボード上の2つのコンポーネントの間で光信号を伝達するジャンパケーブルの一実施形態のブロック図である。ジャンパアセンブリ600は、光トランシーバから周辺機器へと、ここで記載する統合された光および電気コネクタを利用して、生成された光を伝達させる。一実施形態では、ジャンパアセンブリ600は、プラスチックジャンパ筐体620、ジャンパシート金属ラッチ610、ファイバ630、ヒートシュリンク640、およびプラスチックレンズ650を含む。ジャンパ筐体620は、ファイバを取り付けるための精度の高い貫通穴、マクロファイバーを精度の高い貫通穴に位置合わせするためにポケットに設けられるV字溝、および、取り付け用のキャビティ660を含んでよい。一実施形態では、取り付け用の共振器660は、ジャンパ筐体620にファイバを固定するための糊を位置合わせするためのポケット部であってよい。
ジャンパ筐体620の主な目的は、ファイバを捉えることである。ジャンパシート金属ラッチ610は、ジャンパ筐体620と光トランシーバとの間にしっかりと係合される。ファイバ630は、光を伝達するための光導波路として機能する。一実施形態では、光チャネルごとに一対のファイバを利用する。図の例では、4つのファイバが利用されており、これが2つの光チャネルに対応している。1つのチャネルジャンパも図と同様に構成することができる。レンズ650は、ビーム拡張のレンズ面等の精度の高いフィーチャ、レセプタクルおよびプラグにおけるレンズ面間の光位置合わせのための位置合わせ用のバンプまたはタブ、および、ファイバを取り付けるためのブラインド穴を含む。または位置合わせを、レンズ650における切り欠き部により行うこともでき、これは、レセプタクルおよびプラグの上のバンプまたはタブに対応している。レンズ650は、ファイバをブラインド穴に位置させるためのファイバガイドチャネルを含み、これにより、ファイバをレンズ650の実際のレンズにインタフェースすることができる。加えて、レンズ650は、2つのキーを含み、自身をコネクタのレセプタクルにロックする。一実施形態では、ヒートシュリンク640を利用して、ファイバ630をレンズ650に固定することができ、さらには、歪みを緩和させることもできる。
図7は、コネクタとレンズコンポーネントとの間で光信号をやりとりするジャンパケーブルの一実施形態のブロック図である。ジャンパアセンブリ600は、図6では単独で示されている。このジャンパアセンブリは、図7の接続のコンテキストで示されている。一実施形態では、ジャンパアセンブリを、一端がプラスチックの口金で終端されており、一端が光レンズで終端されているようなパッチコードとして捉えることもできる。
ジャンパアセンブリは、ファイバ740をレンズコンポーネント710に捉えて位置合わせするジャンパ筐体720を含む。ジャンパラッチ730は、ジャンパ筐体720をレンズコンポーネント710に取り付ける。ジャンパ筐体720は、光通信経路をインタフェースする光コネクタコンポーネントと称される場合もある。レンズコンポーネント710はさらに、光終端コンポーネントも含んでいる。レンズ750は、コネクタ760における光インタフェースを可能とする光レンズコンポーネントである。一実施形態では、レンズコンポーネント710は、光信号処理コンポーネントおよびI/Oルーティングプロセッサを含む(これらは別個の処理コンポーネントであってよい)。I/Oルーティングプロセッサは、コネクタ760の統合された光および電気インタフェースのうちの、電気インタフェースからの電気I/Oの役目を担っていてよい。加えて、図に示すように、複数の統合されたコネクタを、1つの処理ユニットで処理することもできる。
レンズコンポーネント710は、PCB780上に実装されるレンズコンポーネント筐体770内に設けられる。コネクタ760がさらにPCB780上に設けられる。PCBレイアウトには、コネクタ760とレンズコンポーネント筐体770との間の距離の一部が含まれる。この結果、完全なシステムが構築されると、コネクタ760とレンズコンポーネント710との間に一定の距離が生じる。光信号を、コネクタ760とレンズコンポーネント710との間で光を利用して伝達することで、信号品質が向上する。
当業者であれば理解するように、図6および図7に示すジャンパアセンブリの利点の1つは、光レンズおよびファイバコンポーネントを、はんだ付け処理の後に実装することができる点である。通常の場合、電気コンポーネントはPCBに、しばしばリフロープロセスを利用する、はんだ付けにより実装または取り付けられる。別のプロセス技術も公知ではあるが、よく利用されている方法の1つに、ピックアンドプレースマシンまたはその均等物を利用して、コンポーネントを接着して位置合わせして(はんだペースト等のペーストまたは接着剤により)、はんだペーストを電気コネクションに載せる、というものがある。全てのコンポーネントが実装されたPCB全体は、次に、熱または赤外線(IR)に晒されて、はんだペースト(通常は、はんだ付け用フラックスを含む)を溶融させ、これにより、コンポーネントリードがPCB上のトレースコンタクトにはんだ付けされる、または、はんだジョイントが形成される。このプロセスには、プラスチックコンポーネントに損傷を与える熱が利用される。従って、光ファイバその他のプラスチックコンポーネントは、はんだ付け処理の後に取り付けられて、損傷を回避する、ということになる。今までは通常これらのコンポーネントは、個々に実装されていたので、製造時間が長くなりコストも上がっていた。ジャンパアセンブリを利用すると、基板製造時間を大幅に低下させることができ、且つ、プラスチックコンポーネントをはんだプロセスに晒さなくてよくなる。
ジャンパアセンブリの別の利点は、光コンポーネントを受動位置合わせすることができる点である。光ファイバを利用して光を照射して、コンポーネント載置(例えば接着剤を利用する)前に各コンポーネントの位置合わせを(手動で)確実に行う必要がなくなり、レンズアセンブリを係合させることで、コンポーネント間を受動的に位置合わせすることができるようになる。この受動位置合わせは、後述するラッチにより促進される。
このようなジャンパアセンブリを利用すると、光信号をPCBの一部から別の部分に光を利用して伝達することができるようになる。この伝達は、生成された信号の送信であってもよいし(図8A)、または、外部コンポーネントからの、処理のための信号の受信であってもよい(図8B)。いずれの場合にも、信号は、コネクタでインタフェースする光レンズコンポーネントと、送信信号を生成して受信信号を処理する処理コンポーネントとの間の距離の少なくとも一部を光を利用して伝達される。
図8Aは、ジャンパケーブル経由で光信号を送信する一実施形態のフロー図である。PCBの光ICは、PCBのコネクタに取り付けられる外部デバイスに光を利用して送信される信号を生成する(802)。信号は、電気から光に変換される(804)。ICは、電気を利用して動作すると想定されているので、電気信号を生成する。信号の光への変換は、送信する光信号の規格に従って行われる。電気信号は、光ICから、電気信号から光信号を生成するコンポーネントに渡されてよい。コンポーネントは、PCB上の、光ICの物理的な近傍部に実装されると、信号歪みを低減させることができる。変換された光信号は、光を利用してレンズに送信される(806)。光を利用した信号の伝達は、レンズまでの送信経路の少なくとも光の部分について、PCBトレースを介す信号送信をバイパスする。電気から光へのコンバータを光ICの近傍に置くことで、最も光を利用する形で信号を送信することができるようになる。次いで、光信号を、レンズから、接続されている外部デバイスに送信することができる(808)。
図8Bは、ジャンパケーブル経由で光信号を受信する一実施形態のフロー図である。信号の受信においては、光信号を外部デバイスからレンズ(または光レンズコンポーネント)で受信する(852)。レンズは、信号を、該レンズから、同じPCB上に実装されている終端コンポーネントに光を利用して送信する。信号を、レンズと終端コンポーネントとの間の距離の少なくとも一部を、光を利用して送信することにより、さもなくばPCBトレースを介して電気的に実行されてしまう送信の少なくとも一部をバイパスさせることができるようになる。ここで、終端コンポーネントは、処理コンポーネント内に含まれていてもいなくてもよい点に留意されたい。一実施形態では、プロセッサにより受信される前の信号を、光から電気に変換する必要があるために、信号は、レンズからプロセッサまでの全距離の大半の部分を、光を利用して伝達することができる。
信号は、処理のために、光から電気に変換される(856)。信号は次に、終端コンポーネントからプロセッサに電気を利用して送信されてよく(858)、こうしてプロセッサが信号を処理することができるようになる(860)。
同じPCB上に実装されているコンポーネントとは、同じPCBバックプレーン上に実装されているコンポーネント、または、同じ電気回路の一部であるPCBバックプレーン上に実装されているコンポーネントのこととする。電気的および機械的にコネクタと連結されているジャンパボードは、PCBのあるコンポーネントから、該PCB上に実装されている別のコンポーネントに光信号を伝達する目的からは、同じPCBの一部であると考えられる。統合された光および電気コネクタの観点からは、電気接続は、コネクタを介して、処理コンポーネントを含むジャンパボードに伝達されてよい。光信号は、処理コンポーネントに光を利用して伝達されてよい。
上述したことに加えて、ジャンパアセンブリは、光インタフェースを向上させることにより、ファイバ処理時間を短縮することができる。ビーム拡張およびジャンパアセンブリの自己位置合わせ機能を利用して、ファイバの劈開後に長くかかる研磨処理を回避することができる。光コンポーネントの実装は、レンズを単にコネクタレセプタクルの筐体にプラグするだけ、という、迅速で簡単なものとなる。上述したように、光コンポーネントをIRリフロープロセスに晒すこともなくなる。
ジャンパアセンブリについて上述したように、ジャンパアセンブリは、コネクタラッチを含み、PCBのレンズコンポーネントに光コネクタを固定することができる。ラッチは、光コンポーネントを機械的に固定して、光コンポーネントを位置合わせする。
図9Aから図9Bは、光コネクタをレンズコンポーネントへとインタフェースして位置合わせするラッチの一実施形態のブロック図である。図9Aのビュー902は、レンズコンポーネントに接続するラッチと係合する光コネクタコンポーネントを示している。より詳しくは、レンズ920を示す図は、レンズコンポーネントがPCB910上に実装された様子を示している。ビュー902に示すように、PCB910は、コネクタ930およびレンズ920の「前景」に位置しており、図9Aの概略ではこれらを隠している。図9Bでは、PCB910がビュー904の背景に位置している。
レンズ920は、コネクタ930の光ファイバとのインタフェースを行い、これが光コネクタコンポーネントを表す。ラッチ940によって、コネクタ930およびラッチ940を含むコネクタアセンブリがレンズ920に固定される。固定メカニズムについては後で詳述する。
このようにして、少なくとも1つのファイバガイドチャネルをファイバについて含む光コネクタコンポーネントが、PCB上に搭載されたレンズコンポーネント上へと実装される。こうすることで、光コネクタのファイバは、レンズコンポーネントのレンズに対して正しく位置合わせされて、インタフェースされる。ラッチ940は、光コネクタコンポーネントをレンズコンポーネントに機械的に固定する。ラッチ940はスプリングメカニズムを含み、この一例を以下で詳しく説明する。スプリングメカニズムは、スプリング力を発揮して、光コネクタコンポーネントをレンズコンポーネントに持続的に係合させることができる。予め搭載されるスプリングラッチを採用すると、コネクタとレンズとをいつの時点においてもしっかり接続することのできる簡単な実装が達成される。ラッチのスプリング力によって、コネクタは移動を制限され、これによりレンズとファイバとの接続がより良好なものとなる。
図10Aから図10Bは、ラッチに搭載される光コネクタの一実施形態のブロック図である。図10Aでは、コネクタ1010、光コネクタコンポーネントが、コネクタをラッチへとスライドさせて、ラッチ1020に実装されている。図10Bに示すような一実施形態では、コネクタ1010は、ラッチ1020のスプリングレッグ1040に対して係合されており、これにより抵抗力が生じ、アセンブリを実装するときにコネクタがフック1030に対して押し付けられる。フック1030は、フック、および、コネクタを固定するフックアンカーメカニズムの一部である。フック1030は、レンズコンポーネントまたはPCB上のアンカーまたはリテーナに取り付けられる。
図11Aから図11Bは、スプリング力で光コネクタをレンズコンポーネントに固定するラッチの一実施形態のブロック図である。ラッチおよびコネクタがラッチアセンブリ1140に係合されている。ラッチアセンブリ1140は、PCB1120のレンズコンポーネント1130に係合される。図示されている一実施形態では、ラッチが、コネクタをラッチに固定するuチャネル1110を含んでいる。uチャネルは、「U」形状に折り曲げられた、または形成されたラッチのタブにより形成され、コネクタの溝またはリッジ部分とインタフェースしてよい。なお、「V」形状も同様に利用することができる。uチャネルは、ラッチとコネクタとを1つのアセンブリとして保持することができ、ラッチ内のコネクタの垂直移動を制限する。ラッチアセンブリ1140とレンズコンポーネント1130の間の実装は、図11Bに示すような、ラッチのフックと係合させる「押して実装(push to install)」といった簡単なものであってよい。
図11Bを参照すると、ラッチアセンブリ1140がレンズコンポーネント1130と完全に係合されると、ラッチのスプリングレッグフィーチャによって、コネクタに対してスプリング力1160が働き、コネクタが強制的にレンズコンポーネント1130にしっかり固定される。フックフィーチャとスプリングレッグフィーチャとの間の干渉から生じる力によって、コネクタが常にレンズコンポーネントに対して機械的に押し付けられている状態が生じる。一実施形態では、アセンブリをラッチリテーナ1150で完全に係合させている間にスプリング力1160を維持することで、ラッチをレンズコンポーネントに固定する。
ラッチアセンブリ1140のラッチは、形状復元特性(shape resilience)を有する金属等の材料で構成される。形状復元特性とは、材料が形状の変化に抵抗する、特定の組成の材料の特徴のことである。従って、このような材料は、材料の形状を歪めようとする力が働いても、その形状を維持するだけの十分な不可鍛性(non-malleable)を有している。例えば、材料の形状を歪めようとして働く力は、別のオブジェクトによる形状に対する機械的な干渉である場合も含む。
図11Aおよび図11Bに示すような一実施形態では、ラッチリテーナ1150は、ラッチのフックを、係合中に退出(bow out)させる。しかし、フックの形状復元特性によって、フックが押し戻され、リテーナと係合を続ける。同様の効果は、フックを外向きではなくて内向きに押す別の実施形態でも得られる。ラッチアセンブリのスプリングレッグも、実装中に、同様に、コネクタから離れる方向の外向きに歪められる。フックを係合させたとき、スプリングレッグに対してコネクタを押し付ける際の機械的干渉によって、スプリングレッグの形状がわずかに歪む。すると、スプリングレッグは、この機械的干渉に抵抗して、コネクタを押し返すので、コネクタをレンズコンポーネントに押し付ける持続的な張力が生成される。フックの形状を対応させることを前提でスプリングのレッグを他の形状にしてもよい。または、スプリング力1160を、ラッチのエッジとコネクタとの間に実装される1以上のコイルスプリングで生じさせ、コネクタをレンズコンポーネントに押し付けるようにすることもできる。
図12は、ラッチで光コネクタをレンズコンポーネントに固定する一実施形態のフロー図である。光コネクタコンポーネントがラッチに搭載されて、ラッチアセンブリが形成される(1202)。コネクタコンポーネントの搭載には、コネクタコンポーネントをラッチの搭載チャネルにインタフェースすることが含まれる(1204)。例えばラッチは、コネクタ上の対応する機械構造に係合する「U形状」または「V形状」のチャネルを含んでよい。
コネクタおよびラッチアセンブリまたはこれらの組み合わせは、PCB上に搭載または実装されているレンズコンポーネントに機械的に固定される(1206)。レンズコンポーネントに固定されるラッチアセンブリは、コネクタコンポーネントに対する持続的な力を働かせるスプリング力メカニズムと連係して、コネクタコンポーネントをレンズコンポーネントに押し付ける(1208)。この持続的な力を利用することで、コネクタの光コンポーネント(例えば光ファイバおよび/またはレンズ)は、レンズコンポーネントの対応する光コンポーネント(例えばレンズ)に正しく位置合わせされ、インタフェースされる。
一実施形態では、光インタフェースコネクタ筐体は、光USB規格―Aフリップレセプタクルであってよい。別の実施形態では、光インタフェースコネクタ筐体は、光USB規格―A非フリップレセプタクルであってよい。ジャンパアセンブリに関して上述した説明では、主にフリップレセプタクル筐体を例としていた。非フリップレセプタクル筐体を利用するには、USB電気インタフェースの電気コンタクトのリードの少なくとも一部分が、レンズをレセプタクル筐体に挿入して組み込むための物理的な空間と競合する場合がある。この場合、図13および図14に示す拡張レンズアセンブリを利用することで、光コンポーネント間を正しくインタフェースすることができる。
図13は、非フリップの、統合された光および電気インタフェースの一実施形態のブロック図である。当業者であれば理解するように、レセプタクルは、レセプタクル筐体のトング部分が、PCBに近い下半分にあり、レセプタクルと係合するためにはケーブルプラグをフリップする必要がある場合に「フリップ」される。「非フリップ」と称されるレセプタクルは、レセプタクル筐体のトング部分が、PCB側の、またはPCBに対向する上半分にあるケースである。この場合には、電気コンタクトが、レセプタクルの上部分のレセプタクル筐体のトング部分にあり、PCBと対向する。USB3では、PCBと関連するコネクタに信号を接続するために、関連リードを有する5つの電気コンタクトがさらに必要となるので、フリップ構成は、コネクタがUSB3をサポートする場合の通常構成である。
アセンブリ1300は、コネクタに対応するPCBと機械的にインタフェースする(通常はPCB上に「載置される」、またはPCBに押し付けられる)レセプタクルシート金属1350を含む。レセプタクルシート金属1350は、レセプタクル筐体1340を捉え、係合するプラグとの接合において、機械的連結と電磁干渉シールドとを提供する。レセプタクル筐体1340は、レセプタクルシート金属1350にロックされ、光および電気インタフェースアセンブリを受ける。
コンタクトサブアセンブリまたはアセンブリ1330は、USB3およびUSB2コンタクト両方を捉える筐体(通常はプラスチック製である)を含む。コンタクトサブアセンブリ1330は、レセプタクル筐体1340にロックされる。アセンブリ1300を見ると分かるように、コンタクトサブアセンブリ1330は、PCB1360側へと突出するリードを有し、少なくともの一部が、レセプタクル筐体1340の、コンタクトアセンブリと光サブアセンブリとを挿入させる面をふさぐ。フリップ構成では、電気コンタクトアセンブリが、PCBに近いほうのレセプタクル筐体の下半分に実装されることを条件に、リードは開口をふさぐ必要がない。
一実施形態では、アセンブリ1300は、複数のレンズチューブ1320を含むレンズチューブホルダ1310を含む。レンズチューブ1320は、コンタクトサブアセンブリ1330のリードの間を通って、レンズまたはレセプタクル筐体1340の他のコンポーネントと係合、インタフェースするのに十分な長さである。従って、コンタクトサブアセンブリ1330がふさいでも、光インタフェースおよびI/Oとは干渉しない。上述したレンズコンポーネントには、光インタフェースの位置合わせを助ける精度フィーチャが含まれる。同様に、レンズチューブ1320も、ビーム拡張用のレンズ表面およびファイバを取り付けるためのブラインド穴といった精度フィーチャ、および、位置合わせメカニズム(例えば切り欠き部、バンプ、タブ)を含む。レンズチューブホルダ1310は、各プラスチックレンズチューブ1320を捉えて、レセプタクル筐体1340へと押し込む。一実施形態では、レンズチューブホルダ1310は、レンズチューブと組み合わせられて、1つのプラスチック部分を形成する。1つの部分とすることで、全てのレンズをレセプタクル筐体1340内で正しく共同位置合わせすることができるようになる。一実施形態では、レンズチューブホルダ1310とレンズチューブ1320とが、ジャンパケーブルアセンブリの一部である。
図14は、ジャンパアセンブリをインタフェースするレンズチューブホルダを有する、非フリップの、統合された光および電気インタフェースの一実施形態のブロック図である。アセンブリ1400は、レンズチューブを有するジャンパアセンブリのわずかに異なるビューを提供している。アセンブリ1400のコネクタは、コネクタ筐体面1440を含むコネクタ筐体を含む。図では、電気コンタクトリード1450が、コネクタ内のコンタクトから下方に延び、コネクタ筐体面1440の開口をふさぐ。
一実施形態では、コネクタは、例えば上述したようにジャンパアセンブリ1410とインタフェースされる。ジャンパアセンブリ1410は、延長されたチューブレンズを含むプラグインレンズ1420に接続する。ファイバ1430は、プラグインレンズ1420のファイバブラインド穴からジャンパアセンブリ1410へと延びる。図13のレンズチューブホルダ1310もプラグインレンズであり、レンズチューブ1320を4つ含むことが図から分かる。図14のプラグインレンズ1420は、2つのレンズチューブを含む。従って一実施形態では、図13のレンズは2つ別個の光チャネルを含み、図14のレンズは1つ含んでいる。
図15は、ビームを拡大する一実施形態のブロック図である。図から分かるように、光信号をファイバ1522に渡し、ファイバ1524へと転送している。ファイバ1522の光ビームは、レンズ1512による拡大およびコリメーションを受けて(1532)、レンズ1514に、より大きなビームとしてインタフェースされる。この例では、ファイバ1522および1524の直径は約62.5ミクロンであってよく、拡大ビームはレンズ1512および1514の間を、約700ミクロンの直径で通過する。従来のバット連結(butt coupling)では、殆どのコネクタの機械公差について適切な性能が得られなかったが、このようにビームを拡大することで、ファイバ1512とファイバ1514との間を光連結することができる。わずかなオフセットがあっても、ビームを拡大しない場合には、重大な信号損失につながることがある。例えば、数ミクロンのオフセットであっても、10パーセントを超える損失が信号にもたらされる場合がある。しかし、ビームを拡大すると、機械公差が向上して、塵その他の光を遮るものに対する公差も向上する。
ファイバ1522内の光ビームは、より平行な光子から形成されていてもいいが、図示の便宜上、ファイバ1522は、分散光1542を含むように描かれている。光ビームがファイバ内に分散光を含む場合であっても、拡大およびコリメーション(1532)を行うことで、光子をより平行にすることで、光信号品質を向上させることができる。従って、平行光1534は、レンズ1512および1514間に転送される。光ビームはレンズ1514で合焦され(1536)、平行光1544がファイバ1524を透過する(1536)。
様々なオペレーションおよび機能について上述したが、これらは、ソフトウェアコード、命令、構成、および/または、データで記述または定義される。コンテンツは、直接実行可能な(「オブジェクト」または「実行可能な」形式で)ソースコード、その他のコード(「デルタ」または「パッチ」コード)であってよい。ここに記載された実施形態のソフトウェアコンテンツは、コンテンツを格納する製品を介して提供されてもよいし、通信インタフェースを介してデータを送信する通信インタフェースを操作する方法により提供されてもよい。機械可読格納媒体は、機械に、記載した機能またはオペレーションを実行させてよく、情報を機械(例えばコンピューティングデバイス、電子システム等)がアクセス可能な形態で格納する任意のメカニズム(例えば、記録可能/記録不可能媒体(読み取り専用メモリ(ROM)、ランダムアクセスメモリ(RAM)、磁気ディスク格納媒体、光格納媒体、フラッシュメモリデバイス等))を含む。通信インタフェースは、ハードワイヤ、ワイヤレス、光等の媒体(例えばメモリバスインタフェース、プロセッサバスインタフェース、インターネット接続、ディスクコントローラ等)にインタフェースして、別のデバイスに通信する任意のメカニズムを含む。通信インタフェースは、設定パラメータを提供することで、および/または、信号を送信して通信インタフェースを準備してソフトウェアコンテンツを記述するデータ信号を提供することで、構成されてよい。通信インタフェースは、通信インタフェースに送信する1以上のコマンドまたは信号を介してアクセスすることができる。
ここに記載する様々なコンポーネントは、記載されるオペレーションまたは機能を実行する手段であってよい。ここで記載する各コンポーネントには、ソフトウェア、ハードウェア、またはこれらの組み合わせを含む。コンポーネントは、ソフトウェアモジュール、ハードウェアモジュール、専用ハードウェア(特定用途向けハードウェア、特定用途向け集積回路(ASIC)、デジタル信号プロセッサ(DSP)等)、エンベデッドコントローラ、ハードワイヤ回路等として実装することができる。
ここに記載するものに加えて、本発明で開示された実施形態および実装例に対しては、本発明の範囲を逸脱しなければ様々な修正を行うことができる。従って、ここに記載する例は、制限的な意味ではなくあくまで例示として捉えられるべきである。
[項目1]物理接続インタフェースを、係合するコネクタに提供するコネクタ筐体と、コネクタ筐体に物理的に組み込まれて、電気入出力(I/O)インタフェースを提供する電気コンタクトアセンブリと、コネクタ筐体に物理的に組み込まれて、光I/Oインタフェースを提供する光アセンブリとを備え、光アセンブリは、光信号を能動的に生成して、受信して、処理する光エンジンを有し、接続インタフェースにより、電気I/Oまたは光I/Oまたは両方が、コネクタ筐体を通過する装置。
[項目2]電気コンタクトアセンブリは、ユニバーサルシリアルバス(USB)、高精細マルチメディアインタフェース(HDMI(登録商標))、またはDisplayPortのうちのいずれかの規格に基づいて電気I/Oインタフェースを提供する項目1に記載の装置。
[項目3]光アセンブリの光エンジンはさらに、電気I/Oインタフェースのプロトコルに従って光信号を処理する項目1に記載の装置。
[項目4]光アセンブリは、光信号を生成するレーザダイオードと、光信号を受信する光ダイオードと、レーザダイオードおよび光ダイオードを制御する光集積回路(IC)とをさらに有する項目1に記載の装置。
[項目5]光アセンブリは、コネクタ筐体内に非固定的に設けられ、光ファイバを光アセンブリの光レンズにインタフェースして位置合わせするフローティングレンズを含む項目1に記載の装置。
[項目6]光アセンブリは、光アセンブリとプリント回路基板(PCB)上に実装されているコンポーネントとの間で光を利用して信号を伝達する光ジャンパアセンブリを介して、PCBの電気回路とインタフェースする項目1に記載の装置。
[項目7]コネクタ筐体は、非フリップUSBコネクタ筐体を含み、電気コンタクトアセンブリは、コネクタ筐体の、PCBに対向する面の上の電気インタフェースコンタクトに組み込まれる項目1に記載の装置。
[項目8]係合するコネクタ筐体と機械的に連結するコネクタ筐体を介して、電気入出力(I/O)インタフェース経路を提供する段階と、コネクタ筐体内に設けられ、電気I/Oインタフェース経路のプロトコルに従って光信号を能動的に生成して、受信して、処理するアクティブ光エンジンを含む光I/Oインタフェース経路を提供する段階とを備える方法。
[項目9]光信号を能動的に生成して、受信して、処理するアクティブ光エンジンは、光信号を生成するレーザダイオードと、光信号を受信する光ダイオードと、レーザダイオードおよび光ダイオードを制御する光集積回路(IC)とを含む項目8に記載の方法。
[項目10]光I/Oインタフェース経路を提供する段階は、コネクタ筐体内に非固定的に設けられ、光ファイバを光アセンブリの光レンズにインタフェースして位置合わせするフローティングレンズを提供する段階を有する項目8に記載の方法。
[項目11]電気I/Oインタフェース経路を介して電気I/Oと、光I/Oインタフェース経路を介して光I/Oとを、同時に通信する段階をさらに備える項目8に記載の方法。
[項目12]電気入出力(I/O)インタフェースを提供し、コネクタ筐体内に固定されている電気コンタクトアセンブリを有するコネクタ筐体と、コネクタ筐体内に非固定的に設けられたレンズコンポーネントとを備え、レンズコンポーネントは、レンズコンポーネントの光レンズを、係合するコネクタに位置合わせする位置合わせメカニズムを有し、レンズコンポーネントは光I/Oインタフェースを提供する装置。
[項目13]コネクタ筐体内に固定されている電気コンタクトアセンブリを有するコネクタ筐体は、ユニバーサルシリアルバス(USB)、高精細マルチメディアインタフェース(HDMI(登録商標))、またはDisplayPortのうちのいずれかの規格に基づいて電気I/Oインタフェースを提供する項目12に記載の装置。
[項目14]レンズコンポーネントは、レンズコンポーネント内の対応するファイバブラインド穴をインタフェースする複数のプラスチックレンズを含み、各ファイバブラインド穴は、光ファイバのレンズコンポーネントの物理構造内の搭載位置を提供している項目12に記載の装置。
[項目15]位置合わせメカニズムは、係合するコネクタの対応するピンまたはタブと位置合わせされる、レンズコンポーネント内の切り込み部を含む項目12に記載の装置。
[項目16]コネクタ筐体内に非固定的に設けられたレンズコンポーネントは、矩形のレンズコンポーネントを有し、矩形のレンズコンポーネントは、矩形の3つの辺で機械的に定義され、第4の辺のスプリングから、3つの辺が形成するスペースに対して機械的な抵抗力が加わる項目12に記載の装置。
[項目17]電気I/Oインタフェースおよび光I/Oインタフェース両方を有するプリント回路基板(PCB)のコネクタの光入出力(I/O)インタフェースに連結される光レンズコンポーネントであって、光レンズコンポーネントは、光ファイバを、光レンズコンポーネントのレンズにインタフェースするファイバガイドチャネルを含む光レンズコンポーネントと、信号を光と電気との間で変換するPCBの光信号終端コンポーネントに光ファイバをインタフェースするファイバガイドチャネルを含み、光信号終端コンポーネントに連結される光コネクタコンポーネントと、光レンズコンポーネントのファイバガイドチャネルと、光コネクタコンポーネントのファイバガイドチャネルとの間に延び、PCBを通じて、光レンズコンポーネントと光コネクタコンポーネントとの間で光を利用して信号を伝達する少なくとも1つの光ファイバとを備える装置。
[項目18]光レンズコンポーネントは、係合するコネクタの対応するピンまたはタブと位置合わせされる、位置合わせ用の切り欠き部を有する項目17に記載の装置。
[項目19]光レンズコンポーネントは、係合するコネクタの対応する切り欠き部と位置合わせされる、突出する位置合わせ用のタブを有する項目17に記載の装置。
[項目20]光レンズコンポーネントのレンズは、光信号をコリメーションして光I/Oインタフェースに合焦するビーム拡張器をさらに含む項目17に記載の装置。
[項目21]光レンズコンポーネントおよび光コネクタコンポーネントは、コネクタおよび光信号終端コンポーネントをPCBに実装するはんだリフロープロセスの後に、コネクタおよびPCBの光信号終端コンポーネントにそれぞれ実装可能である項目17に記載の装置。
[項目22]電気I/Oインタフェースおよび光I/Oインタフェースを両方とも有するPCBの更なるコネクタの更なる光I/Oインタフェースに連結される更なる光レンズコンポーネントをさらに備え、更なる光レンズコンポーネントは、更なる光ファイバを、光レンズコンポーネントの更なるレンズにインタフェースするための更なるファイバガイドチャネルを含む項目17に記載の装置。
[項目23]プリント回路基板(PCB)の上に実装されている光レンズコンポーネントと、PCBの上に実装されている処理コンポーネントとの間で信号を伝達する段階であって、信号は、光レンズコンポーネントと処理コンポーネントとの間の距離の少なくとも一部を、光を利用して伝達され、光レンズコンポーネントが、PCBの外部のデバイスに光I/Oインタフェースを提供し、処理コンポーネントが、外部デバイスに光を利用して送信する信号を生成して、外部デバイスから光を利用して受信する信号を処理する段階と、処理コンポーネントで生成され、光レンズコンポーネントに光を利用して伝達される信号を、光レンズコンポーネントから外部デバイスへ送信する段階と、光レンズコンポーネントで受信される外部デバイスからの信号のために、処理コンポーネントに、電気インタフェースを提供する光電気終端コンポーネントで信号を終端する段階とを備える方法。
[項目24]光レンズコンポーネントから外部デバイスへ信号を送信する段階は、処理において電子的に信号を生成する段階と、信号を電気から光に変換する段階と、信号を、光レンズコンポーネントを介して外部デバイスへ、光を利用して送信する段階とを有する項目23に記載の方法。
[項目25]信号を終端する段階は、光レンズコンポーネントで、外部デバイスからの信号を受信する段階と、信号を、光レンズコンポーネントから終端コンポーネントに、光を利用して送信する段階と、信号を光から電気に変換する段階と、信号を処理コンポーネントに電気を利用して送信する段階とを有する項目23に記載の方法。
[項目26]光電気終端コンポーネントは、処理コンポーネントの近傍に物理的に位置することで、信号を光レンズコンポーネントのある位置から処理コンポーネントへと電気的に送信する場合と比べて、信号の信号歪みを低減させる項目23に記載の方法。
[項目27]プリント回路基板(PCB)の上のレンズコンポーネントの光レンズに光ファイバをインタフェースする少なくとも1つのファイバガイドチャネルを含む光コネクタコンポーネントと、光コネクタコンポーネントをレンズコンポーネントに機械的に固定するラッチとを備え、ラッチは、スプリングメカニズムが光コネクタコンポーネントの上からレンズコンポーネントに対して与えるスプリング力で光コネクタコンポーネントをレンズコンポーネントに固定するスプリングメカニズムを有し、ラッチが与えるスプリング力により、光コネクタコンポーネントの光ファイバが光レンズに位置合わせされる装置。
[項目28]光コネクタコンポーネントをレンズコンポーネントに機械的に固定するラッチは、フックおよびフックアンカーメカニズムによって光コネクタコンポーネントをレンズコンポーネントに固定する項目27に記載の装置。
[項目29]スプリング力は、レンズコンポーネントの形状からのラッチの形状に対する機械的な干渉に抵抗する、ラッチの材料の形状復元特性(shape resilience)が形成する力を含む項目27に記載の装置。
[項目30]ラッチは、光コネクタコンポーネントのリッジ部にインタフェースするラッチのタブが形成するuチャネルをさらに有し、光コネクタコンポーネントの動きは、uチャネルに搭載されるときに、少なくとも1つの平面で抵抗力を受ける項目27に記載の装置。
[項目31]プリント回路基板(PCB)の上に実装されるレンズコンポーネントの光レンズに光ファイバをインタフェースする少なくとも1つのファイバガイドチャネルを含む光コネクタコンポーネントをラッチに搭載する段階と、ラッチを介して、光コネクタコンポーネントをレンズコンポーネントに機械的に固定する段階であって、ラッチは、光コネクタコンポーネントに搭載されたラッチがレンズコンポーネントに対して与えるスプリング力で光コネクタコンポーネントをレンズコンポーネントに固定する段階とを備え、ラッチが与えるスプリング力により、光コネクタコンポーネントの光ファイバが光レンズに位置合わせされる方法。
[項目32]光コネクタコンポーネントをラッチに搭載する段階は、光コネクタコンポーネントのリッジ部を、ラッチのタブが形成するuチャネルにインタフェースする段階であって、光コネクタコンポーネントの動きが、uチャネルに搭載されるときに、少なくとも1つの平面で抵抗力を受ける段階を有する項目31に記載の方法。
[項目33]光コネクタコンポーネントをレンズコンポーネントに機械的に固定する段階は、フックおよびフックアンカーメカニズムによって光コネクタコンポーネントをレンズコンポーネントに固定する段階を有する項目31に記載の方法。
[項目34]スプリング力は、レンズコンポーネントの形状からのラッチの形状に対する機械的な干渉に抵抗する、ラッチの材料の形状復元特性(shape resilience)が形成する力を含む項目31に記載の方法。
[項目35]係合するコネクタと、機械的に、並びに、光および電気の少なくとも一方を利用してインタフェースする電気I/Oインタフェースおよび光I/Oインタフェース両方を有するコネクタのためのレセプタクル筐体であり、レセプタクル筐体に電気コンタクトおよび光レンズを組み込むための面を含むレセプタクル筐体と、レセプタクル筐体の面を介してレセプタクル筐体に組み込まれ、電気入出力(I/O)インタフェースを提供する電気コンタクトアセンブリであって、電気コンタクトアセンブリは、レセプタクル筐体の面の少なくとも一部をふさぐ複数の電気リードを含む電気コンタクトアセンブリと、レセプタクル筐体の面を介してレセプタクル筐体に組みこまれ、光I/Oインタフェースを提供する光レンズアセンブリであって、光レンズアセンブリは、複数の電気リードを介して、且つ、レセプタクル筐体の面を介して延びる複数のチューブレンズを含む光レンズアセンブリとを備え、光レンズアセンブリは、係合するコネクタと光I/Oインタフェースするべく、光ファイバをインタフェースするために複数のチューブレンズを位置合わせする装置。
[項目36]電気I/Oインタフェースは、ユニバーサルシリアルバス(USB)規格に則った電気インタフェースを含む項目35に記載の装置。
[項目37]各チューブレンズは、レンズとインタフェースさせる光ファイバを挿入するためのファイバブラインド穴と、光ファイバに対して光信号を入出力するための光導波路として機能するレンズとを含み、レンズは、光レンズアセンブリとの間で光信号を交換することができるよう、レセプタクル筐体の面から光レンズアセンブリまで延びる十分な長さを有する項目35に記載の装置。