KR20120093073A - 광학 및 고속 데이터 전송 전기 출력이 가능하고 이전의 범용 직렬 버스(usb) 표준과 역호환되는 커넥터 어셈블리 - Google Patents

광학 및 고속 데이터 전송 전기 출력이 가능하고 이전의 범용 직렬 버스(usb) 표준과 역호환되는 커넥터 어셈블리 Download PDF

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KR20120093073A
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태크 쿠이 왕
청-이 수
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아바고 테크놀로지스 파이버 아이피 (싱가포르) 피티이 리미티드
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Abstract

광통신 출력 및 고속 데이터 전송 전기 통신 출력을 갖고 하나 이상의 USB 표준과 역호환되는 커넥터 어셈블리가 제공된다. 커넥터 어셈블리의 소켓은 고속 데이터 전송 전기 접속부 및 USB 전기 접속부를 가지므로 USB 신호 프로토콜뿐만 아니라, 고속 데이터 전송 디바이스를 위한 고속 신호 프로토콜을 지원하는 것이 가능하다. 커넥터 어셈블리의 플러그는 고속 데이터 전송 전기 접속부, USB 전기 접속부, 및 광전/전광(OE/EO) 변환 모듈을 갖는다. 소켓은 본 발명의 플러그와 연결될 수 있고 종래의 USB 표준을 준수하는 USB 플러그와 연결될 수 있다. 따라서, 소켓과 플러그 양쪽 모두는 하나 이상의 종래 USB 표준과 역호환성을 갖는다.

Description

광학 및 고속 데이터 전송 전기 출력이 가능하고 이전의 범용 직렬 버스(USB) 표준과 역호환되는 커넥터 어셈블리{A CONNECTOR ASSEMBLY THAT HAS OPTICAL AND HIGH DATA RATE ELECTRICAL CAPABILITIES AND THAT IS BACKWARDS COMPATIBLE WITH EARLIER UNiVERSAL SERIAL BUS (USB) STANDARDS}
본 발명은 광학 및 고속 데이터 전송 전기 출력이 가능하고 이전의 범용 직렬 버스(Universal Serial Bus;USB) 표준과 역호환되는 커넥터 어셈블리에 관한 것이다.
USB는 전자 디바이스가 서로 인터페이스하고 통신하는 것을 가능하게 하기 위해 필요한 전기 접속 및 데이터 전달 동작을 명시하는 외부 버스 표준이다. USB는 주로 컴퓨터(예를 들어, 데스크탑 및 랩탑 컴퓨터)에 주변 장치(예를 들어, 마우스, 키보드, 프린터 등)를 연결하는 RS232 직렬 인터페이스 및 병렬 인터페이스를 대신하여 사용되는 직렬 인터페이스이다. 오늘날 시중에 있는 대부분의 데스크탑 및 랩탑 컴퓨터는 다수의 USB 커넥터를 구비하고, 각각은 개별 USB 플러그와 결합하도록 설계된다. 통상적인 USB 커넥터는 데이터 전달 및 전력 공급 기능을 수행하기 위해 USB 커넥터 외부의 전기 접점에 연결되도록 설계된 전기 접점으로 구성된다. USB 커넥터의 전기 접점들 중 일부는 USB 커넥터의 전기 회로에 USB 플러그의 전기 접점을 연결시키는데 사용되며, 반면에 USB 커넥터의 전기 접점 중 일부는 컴퓨터의 마더보드 상에서 형성된 전도성 트레이스에 USB 커넥터의 전기 회로를 연결시키는데 사용된다. USB 플러그와 결합된 USB 커넥터의 조합은 USB 커넥터 어셈블리로 명명된다.
최근에, 컴퓨터들과 주변 디바이스들 사이에서 증가하는 데이터 트래픽의 양에 기인하여, USB 커넥터 어셈블리들은 증가하는 속도(즉, USB1표준에 의해 제공되는 초당 10메가비트(Mbps)속도로부터 USB2표준 및 USB3표준에 의해 각각 제공되는 480Mbps 및 초당 5기가비트(Gbps)까지 증가됨)를 지원하게 되었다. 보다 고속에서 작동하는 컴퓨터 대 주변 통신에 대한 요구가 계속된다. 예를 들어, 대부분의 고해상도, 실시간 비디오가 10Gbps을 초과하는 데이터 전송율을 필요로 할 것이다. 5Gbps을 초과하는 속도에 대해서, USB 디바이스에 대해 사용되는 종래의 구리선 접속으로는 실현하기 어려워질 것이고 제한된 성능을 가질 것이다.
얇고, 가벼운, 저전력 소비 컴퓨팅 디바이스의 가장 최근 세대에서 중요한 목표는 컴퓨팅 디바이스 상에서 입력/출력(I/O) 포트의 개수를 감소시키는 것이다. 다른 유형의 레거시 커넥터 어셈블리를 대체하기 위한 USB 커넥터 어셈블리의 사용은 컴퓨팅 디바이스 상에서 필요한 포트들의 개수를 감소시키는 목표 달성에 도움이 된다. 하지만, 신호 핀들의 제한된 개수(단방향 통신(simplex communications)을 위한 USB2표준에 대해서는 두 개이고 양방향 통신(duplex communications)을 위한 USB3에 대해서는 네 개)는 예를 들어, 고해상도 디스플레이 디바이스를 위해 필요한 고화질 멀티미디어 인터페이스(HDMI) 및 디스플레이포트 인터페이스(DisplayPort interface)와 같은 다중 핀, 고속 인터페이스를 제공하기에는 불충분하다.
따라서, 예를 들어, 고해상도 디스플레이 디바이스와 같은 고속 데이터 전송 디바이스를 위해 필요한 다중 핀, 고속 인터페이스를 제공하는 것이 가능하고, USB 표준과 역호환가능한(backwards compatible) 커넥터 어셈블리가 요구된다.
본 발명은 소켓 및 상기 소켓과 결합된 플러그를 포함하는 커넥터 어셈블리와, 커넥터 어셈블리에서의 신호를 통신하기 위한 방법에 관한 것이다. 소켓은 소켓 하우징 및 소켓 하우징에 고정된 전기 지지 구조체를 포함한다. 소켓 하우징은 플러그를 수용하기 위한 플러그 개구부(opening)를 내부에 갖는다. 전기 지지 구조체는 고속 데이터 전송 신호를 통신하기 위해 그 위에 배치되는 고속 데이터 전송 전기 접속부를 갖고 범용 직렬 버스(USB) 신호를 통신하기 위해 그 위에 배치되는 USB 전기 접속부를 갖는다.
커넥터 어셈블리는 소켓 및 플러그를 포함한다. 플러그는 소켓의 플러그 개구부와 결합되는 플러그 하우징을 포함한다. 플러그 하우징은 USB 전기 접속부 및 고속 데이터 전송 전기 접속부 중 적어도 하나를 포함한다. 플러그 하우징이 USB 전기 접속부를 갖는다면, 플러그 하우징의 USB 전기 접속부는 소켓 하우징의 USB 전기 접속부와 인터페이스된다. 플러그 하우징이 고속 데이터 전송 전기 접속부를 갖는다면, 플러그 하우징의 고속 데이터 전송 전기 접속부는 소켓 하우징의 고속 데이터 전송 전기 접속부와 인터페이스된다.
일 실시예에 따라, 커넥터 어셈블리의 플러그는 플러그 하우징 내부에 배치된 광시스템 및 플러그 하우징 내부에 배치된 광전/전광(OE/EO) 변환 모듈을 더 포함한다. OE/EO 변환 모듈은 소켓 하우징으로부터 플러그 하우징으로 통신된 고속 데이터 전송 신호를 제 1 광신호로 변환하며, 이는 광시스템에 의해 제 1 광섬유의 말단으로 연결된다. OE/EO 변환 모듈은 광시스템에 의해 OE/EO 변환 모듈 상에 연결된 광신호를 고속 데이터 전송 신호로 변환한다.
커넥터 어셈블리에서 신호를 통신하기 위한 방법은 커넥터 어셈블리의 플러그와 커넥터 어셈블리의 소켓을 결합하는 것을 포함한다. 일 실시예에 따라, 플러그와 소켓 각각은 고속 데이터 전송 신호를 통신하기 위한 고속 데이터 전송 전기 접속부 및 USB 신호를 통신하기 위한 USB 전기 접속부를 갖는다. 플러그의 고속 데이터 전송 전기 접속부는 소켓의 고속 데이터 전송 전기 접속부에 전기적으로 연결된다. 플러그의 USB 전기 접속부는 소켓의 USB 전기 접속부에 전기적으로 연결된다. 플러그는 플러그의 하우징 내에 배치된 광시스템 및 OE/EO 변환 모듈을 포함한다. 플러그의 OE/EO 변환 모듈에서, 소켓 하우징으로부터 플러그 하우징으로 통신된 고속 데이터 전송 신호는 제 1 광신호로 변환된다. 광시스템에 의하여, 제 1 광신호는 제 1 광섬유의 말단에 연결되고 제 2 광 섬유의 말단을 통과하여 나오는 제 2 광신호는 OE/EO 변환 모듈 상으로 연결된다. OE/EO 변환 모듈에서, 제 2 광신호는 플러그 및 소켓의 전기적으로 연결된 고속 데이터 전송 접속부를 통해 플러그로부터 소켓으로 통신되는 고속 데이터 전송 신호로 변환된다.
이 방법의 다른 실시예에 따라, 소켓은 고속 데이터 전송 신호를 통신하기 위한 고속 데이터 전송 전기 접속부 및 USB 신호를 통신하기 위한 USB 전기 접속부 중 적어도 하나를 갖는다. 플러그가 USB 전기 접속부를 갖는다면, 플러그의 USB 전기 접속부는 소켓의 USB 전기 접속부에 전기적으로 연결된다. 플러그가 고속 데이터 전송 전기 접속부를 갖는다면, 플러그의 고속 데이터 전송 전기 접속부는 소켓의 고속 데이터 전송 전기 접속부에 전기적으로 연결된다.
본 발명의 이들 및 다른 특징들 및 이점들은 다음의 설명, 도면 및 청구항으로부터 명백해 질 것이다.
도 1a 및 도 1b는 예시적인 실시예에 따른 커넥터 어셈블리의 소켓의 상부 및 하부의 사시도를 도시한다.
도 2는 예시적인 실시예에 따른 커넥터 어셈블리의 플러그의 정면 사시도를 도시한다.
도 3a 내지 도 3c는 도 2에서 도시된 플러그의 트레이의 상부 사시도를 전체 조립된, 부분적으로 조립된 및 해체된 형태로 각각 도시한다.
도 4a 및 도 4b는 OE/EO 변환 모듈이 도 3C에서 도시된 트레이에 고정되기 전의 정면 사시도 및 후면 사시도를 도시한다.
도 5a 및 도 5b는 도 4a 및 도 4b에 도시된 OE/EO 변환 모듈의 덮개가 제거된 상태의 정면 사시도 및 후면 사시도를 각각 도시한다.
도 5c 및 도 5d는 도 5a 및 도 5b에 도시된 OE/EO 변환 모듈의 광시스템의 상부 및 하부 사시도를 도시한다.
도 6a 및 도 6b는 도 2에 도시된 플러그와 결합되는 도 1a 및 도 1b에 도시된 소켓을 포함하는 커넥터 어셈블리의 상부 및 하부 사시도를 각각 도시한다.
본 발명은 광통신 출력 및 고속 데이터 전송 전기 통신 출력이 가능하고 하나 이상의 USB 표준과 역호환되는 커넥터 어셈블리에 관한 것이다. 예를 들어, USB 신호 프로토콜뿐만 아니라, 고해상도 디스플레이 디바이스와 같은 고속 데이터 전송 디바이스를 위한 고속 신호 프로토콜을 지원하는 것이 가능하도록, 커넥터 어셈블리의 소켓은 고속 데이터 전송 전기 접속부 및 USB 전기 접속부를 갖는다. 고속 데이터 전송 전기 접속부는 예를 들어, HDMI 및 디스플레이포트 인터페이스를 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 커넥터 어셈블리의 플러그는 고속 데이터 전송 전기 접속부, USB 전기 접속부, 및 광전/전광(optical-to-electrical/electrical-to-optical;OE/EO) 변환 모듈을 갖는다. 플러그는 USB 전기 배선을 갖는 USB 전기 케이블, 송신 광섬유 및 수신 광섬유를 갖는 광케이블, 또는 송신 광섬유, 수신 광섬유 및 USB 전기 배선을 갖는 하이브리드 케이블을 접속분리하는데 사용될 수 있다. 소켓은 본 발명의 플러그와 결합될 수도 있고 종래의 USB 표준을 준수하는 USB 플러그와 결합될 수도 있다. 따라서, 소켓과 플러그 양쪽 모두는 하나 이상의 종래 USB 표준과 역호환성(backwards compatibility)을 갖는다.
커넥터 어셈블리의 도시적인 또는 예시적인 실시예에 따라, 커넥터 어셈블리의 소켓은 USB2 플러그, USB3 플러그 및 본 발명의 플러그와 결합되도록 구성된다. "USB2 플러그"와 "USB3 플러그"라는 용어는 각각 USB2 및 USB3 표준을 준수하는 플러그를 나타낸다. USB2 또는 USB3 플러그가 커넥터 어셈블리의 소켓과 결합된다면, 커넥터 어셈블리는 USB2 표준에 따라 작동될 수 있다. 커넥터 어셈블리의 소켓이 커넥터 어셈블리의 플러그와 결합된다면, 플러그와 접속분리된 케이블이 광섬유를 거쳐 광신호를 반송하는지 또는 USB2 전기 배선을 거쳐 전기 신호를 반송하는지에 따라, 커넥터 어셈블리는 전기 USB2 모드로 작동할 수 있거나 광모드로 작동할 수 있다. 케이블이 광신호가 반송되는 송신 광섬유 및 수신 광섬유를 포함한다면, 플러그의 OE/EO 변환 모듈은 수신 광섬유 상에서 반송된 광신호를 고속 데이터 전송 전기 신호로 변환하고 고속 데이터 전송 전기 신호를 전송 광섬유 상으로 출력되는 광신호로 변환할 것이다. 케이블이 USB2 전기 신호를 반송한다면, 플러그의 USB2 배선은 소켓의 USB2 배선 상으로 신호를 전도시킬 것이다. 본 발명의 예시적인 실시예는 도 1a 내지 도 6b를 참조하여 설명될 것이다.
도 1a 및 도 1b는 예시적인 실시예에 따라 커넥터 어셈블리의 소켓(1)의 상부 및 하부의 사시도이다. 소켓(1)의 소켓 하우징(2)은 통상적인 USB2 소켓 하우징과 그 구성에 있어서 매우 유사하므로, 따라서 개량 USB 소켓 하우징으로서 본원에서 지칭될 것이다. 도 1a를 참조하면, 소켓 하우징(2)은 플러그(도시되지 않음)를 수용하기 위한 개구부(3)를 내부에 갖는다. 제 1 전기 지지 구조체(4)는 소켓 하우징(2)의 하나 이상의 내부 표면에 고정된다. 다수의 차동 I/O 채널을 지지하는 고속 데이터 전송 전기 접속부(5)는 제 1 전기 지지 구조체(4) 상에 배치된다. USB2 전기 접속부(6)는 제 2 전기 지지 구조체(7) 상에 배치된다. 제 1 전기 지지 구조체(4)는 통상적인 USB2 소켓(도시되지 않음)의 전기 지지 구조체의 폭보다 다소 작은 폭 W를 갖는다. 폭에 있어서의 이러한 차이에 대한 이유는 도 1b 및 도 2를 참조하여 아래에서 설명된다.
제 1 전기 지지 구조체(4)의 일부분은 소켓 하우징(2)의 하부 표면상에 배치된다. 표면 장착 고속 전기 접속부(8) 및 스루홀 USB2 전기 접속부(through-hole USB2 electrical connections,9)는 전기 지지 구조체(4)의 이 부분상에 배치된다. 표면 장착 고속 전기 접속부(8)는 예를 들어, 인쇄 회로 기판(PCB)(도시되지 않음)의 상위 표면상에 배치된 고속 데이터 전기 접속부(도시되지 않음)와 같은, 외부 의 표면 장착 고속 데이터 전송 전기 접속부로의 접속을 위해 배치된다. 유사하게, 스루홀 USB2 전기 접속부(9)는 예를 들어, PCB(도시되지 않음)의 USB2 전기 배선(도시되지 않음)과 같은 외부의 USB2 전기 접속부로의 접속을 위해 배치된다. 스루홀 USB2 전기 접속부(9) 및 표면 장착 고속 전기 접속부(8)는 USB2 전기 접속부(6) 및 고속 데이터 전송 전기 접속부(5)에 전기적으로 각각 연결된다.
상기와 같이, 소켓(1)은 기존 USB2 및 USB3 플러그에 결합될 수 있고, 따라서 USB2 및 USB3 표준에 역호환성을 갖는다. 예시적인 실시예에 따라, 소켓(1)은 기존 USB2 또는 USB3 플러그 중 하나가 소켓(1)과 결합되면 USB2 소켓으로서 작동할 것이다. 이제 도 1a 및 도 2를 참조하여 아래에 설명되는 바와 같이, 소켓(1)은 커넥터 어셈블리의 플러그와 결합되면 소켓(1)은 USB2 소켓 또는 고속 데이터 전송 소켓으로서 동작할 것이다.
도 2는 예시적인 실시예에 따른 커넥터 어셈블리의 플러그(10)의 정면 사시도를 도시한다. 플러그(10)는 USB2 플러그 하우징(도시되지 않음)과 매우 유사한 플러그 하우징(11)를 갖고, 따라서 본원에서 개량 USB 플러그 하우징(11)으로서 지칭될 것이다. 플라스틱 몰딩된 플러그 외부 몸체(12)는 개량 USB 플러그 하우징(11)에 고정된다. 트레이(13)는 트레이 표면(13a) 및 측벽들(13b 및 13c)을 갖는다. 트레이(13)의 측벽들(13b 및 13c) 사이의 거리 D는 도 1a의 제 1 전기 지지 구조체(4)의 폭 W와 거의 동일하지만, 폭 W보다 약간 크다. 이 치수는 플러그 하우징(11)이 소켓 하우징(2)의 오프닝(3) 내에서 수용되는 것이 가능하도록 하지만, 트레이(13)의 측벽(13b 및 13c)은 기계적 저항을 제공하여 표준 USB 소켓(예를 들어, USB2 또는 USB3 소켓)으로의 플러그 하우징(11)의 삽입을 막는다. 플러그 하우징(11)의 이 기능은 사용자가 플러그(10)를 비호환적인 USB 소켓과 잘못하여 결합시키지 않도록 보장한다.
트레이(13)는 플러그 하우징(11)의 대향 측면 상에 배치된 개구부(17)와 맞물리는 트레이(13)의 대향하는 측면 상에 배치된 요소(16)를 래칭(latching)함으로써 플러그 하우징(11)에 고정된다. 트레이(13)는 트레이(13)의 앞부분에서 그 위에 배치된 USB2 전기 접속부(18)를 갖고 USB 전기 접속부(18)의 뒤에는 그 위에 배치된 고속 데이터 전송 전기 접속부(19)를 갖는다. 플러그(10)가 소켓(1)과 결합될 때, USB2 전기 접속부들(6 및 18)이 서로 접속하고 고속 데이터 전송 전기 접속부 5 및 19)이 서로 접속한다. 도 3a 및 도 3b를 참조하여 아래에 설명되는 바와 같이, 플러그(10)의 트레이(13)는 또한 도 2에 도시된 도면에서는 보이지 않는 OE/EO 변환 모듈을 포함한다.
도 3a 내지 도 3c는 어셈블리의 다양한 단계에서 도 2 에 도시된 소켓(10)의 트레이(13)의 상부 사시도를 도시한다. 도 3a에서, USB2 전기 접속부(18), 고속 데이터 전송 전기 접속부(19), 및 OE/EO 변환 모듈(20)을 포함하기 위해 전체 조립된 형태로 트레이(13)가 도시된다. 도 3b에서는, OE/EO 변환 모듈(20)의 구성요소를 드러내도록 OE/EO 변환 모듈(20)의 덮개(21)가 제거된, 부분적으로 조립된 형태로 트레이(13)가 도시된다. 도 3c에서는, 트레이(13)의 상위 표면을 드러내도록 OE/EO 변환 모듈(20)이 제거된, 해체된 형태로 트레이(13)가 도시된다. 도 4a 및 도 4b는 각각 도 3a 및 도 3b에 도시된 OE/EO 변환 모듈(20)의 정면 사시도 및 후면 사시도를 도시한다.
도 3a를 참조하면, USB2 전기 접속부(18), 고속 데이터 전송 전기 접속부(19) 및 OE/EO 변환 모듈(20)이 도시된다. 고속 데이터 전송 전기 접속부(19)는 OE/EO 변환 모듈(20)의 부분이다. 도 3a에서, OE/EO 변환 모듈(20)의 구성요소는 OE/EO 변환 모듈(20)의 덮개(21)에 의해 도면에서 가려진다. 도 3b에서, 덮개(21)는 OE/EO 변환 모듈(20)의 구성요소를 드러내도록 제거된다. OE/EO 변환 모듈(20)은 전기 전도성의 트레이스(도시되지 않음)를 내부에 갖는 PCB(30)를 포함하고, 고속 데이터 전송 전기 접속부(19)는 PCB(30)상에 장착되며, 광시스템(40)은 PCB(30) 상에 장착된다. 도 3c에 도시된 바와 같이, USB2 전기 접속부(18)에 접속된 전기 전도체(22)는 트레이(13)의 표면을 따라 연장된다. 도 2의 플러그(10)가 USB2 배선 구성을 갖는 케이블(도시되지 않음)을 접속분리하는데 사용된다면, USB2 전기 접속부(18)와 대향하는 전기 전도체(22)의 말단은 케이블의 개별 전기 배선(도시되지 않음)에 접속될 것이다. 트레이(13)의 표면은 그 위에 수동 배열 핀(passive alignment pins)(23)을 갖고 이는 광시스템(40)을 PCB(30)와 정렬하도록 광시스템(40)에서 형성된 상보적인 형상(complementarily-shaped)의 개구들(도시되지 않음)에 맞물린다.
도 4a 및 도 4b는 도 2에 도시된 플러그(10)의 OE/EO 변환 모듈(20)의 정면 사시도 및 후면 사시도를 도시한다. 광시스템(40)은 그 위에 수동 정렬 디바이스(42)를 갖는다. 도 2에 도시된 플러그(10)가 전체 조립된 형태일 때, 수동 정렬 디바이스(42)는 도 2의 플러그 하우징(11)에 형성된 개별 상보적 형상의 개구들(도시되지 않음) 내에 포함된다. 광시스템(40)은 내부에 형성된 광포트(43a 및 43b)를 갖고 이는 송신 광섬유 및 수신 광섬유(도시되지 않음)의 말단에 광학적으로 각각 연결된다. 광포트(43a 및 43b)는 통상적으로 렌즈(도시되지 않음)에 의해 광섬유의 말단에 광학적으로 각각 연결되고 렌즈는 도 5c 및 도 5d를 참조하여 아래에서 설명되는 바와 같이, 빛을 콜리메이트(collimate) 한다. 도시의 편의성 및 명료성을 위해, 광섬유 및 콜리메이트 렌즈는 도 4a 및 도 4b에서 도시되지 않았다.
도 5a 및 도 5b는 도 3a 및 도 3b에서 도시된 덮개(21)가 제거된 상태의 OE/EO 변환 모듈(20)의 정면 사시도 및 후면 사시도를 도시한다. 도 5c 및 도 5d는 각각 도 5a 및 도 5b에 도시된 OE/EO 변환 모듈(20)의 광시스템(40)의 상부 및 하부 사시도를 도시한다. 예시적인 목적으로, 도 5a 및 도 5b는 OE/EO 변환 모듈(20)의 다른 구성요소가 보여지도록 광시스템이 PCB(30)로부터 분리된 OE/EO 변환 모듈(20)을 도시한다. 특히, 모듈(20)의 다른 구성요소는 PCB(30)의 상위 표면(30a) 상에 장착된, 제어기 IC(50), 포토다이오드(60), 및 레이저 다이오드(70)를 포함한다. 전력은 USB 전기 접속부를 통해 OE/EO 변환 모듈(20)에 인가될 수 있다. 광시스템(40)의 반사 표면(44)은 레이저 다이오드(70)와 광시스템(40)의 제 1 렌즈(46) 사이 및 포토다이오드(60)와 광시스템(40)의 제 2 렌즈(47) 사이의 빛을 연결한다(도 5d 참조). 도 5c의 반사 표면(44)은 통상적으로 45도의 내부 전반사(total internal reflection;TIR) 거울이다.
이하 OE/EO 변환 모듈(20)이 작동하는 방식을 도 5a 내지 도 5d를 참조하여 설명한다. 예시적인 실시예에 따라, 레이저 다이오드(70)는 PCB(30)의 상부 표면(30a)에 수직인 방향으로 빛을 방출하는 수직 공진형 표면 방출 레이저 다이오드(vertical cavity surface emitting laser diode;VCSEL)이다. 레이저 다이오드(70)에 의해 방출된 빛은 제 1 렌즈(46)에 의해 수신되며, 제 1 렌즈(46)는 레이저 광을 콜리메이트하고 45도 거울(44)상으로 콜리메이트된 빛을 유도한다. 광시스템(40)에 형성된 광포트(43a)를 향한 빔의 입사를 위해 45도 거울(44)은 90도 각도로 빛을 반사한다. 광포트(43a)로부터 통과하여 나오는 콜리메이트된 빛은 외부 포커싱 렌즈(도시되지 않음)에 의해 송신 광섬유(도시되지 않음)의 말단 상으로 포커싱된다. 수신 광섬유(도시되지 않음)의 말단으로부터 통과하여 나오는 빛은 외부 렌즈(도시되지 않음)에 의해 광포트(43b) 상으로 연결된다. 수신된 빛은 PCB(30)의 상위 표면(30a)에 일반적으로 0도(즉, 평행)인 각도로 거울(44)상에 입사된다. 거울(44)은 제 2 렌즈(47)를 향하여 빔이 입사하도록 90도로 빛을 유도한다. 제 2 렌즈(47)는 포토다이오드(60) 상으로 빛을 포커싱한다.
비록 광시스템(40)이 수신된 빛을 회전시키고 빛이 90도로 송신되는 것이라도, 대신에 회전은 전기적으로 달성될 수 있다. 이 경우에 OE 및 EO 변환은 광포트(43a 및 43b)의 축을 따라 수행되고 대응 전기 신호는 PCB(30)의 상위 표면(30a)에 일반적으로 수직인 방향으로 연장하는 전기 전도체(도시되지 않음)를 따라 대응 OE 및 EO 변환 요소와 PCB(30) 사이에서 통신된다는 것에 유의하여야한다. 광시스템(40)은 90도 각도로 빛을 회전시키지만, 90도 외에 다른 각도로 빛을 회전시키는 다른 광학 구성이 선택될 수 있다는 것에 또한 유의하여야한다.
도 6a 및 도 6b는 각각 도 2에 도시된 플러그(10)와 결합된 도 1a 및 도 1b에 도시된 소켓(1)을 포함하는 커넥터 어셈블리(100)의 상부 및 하부의 사시도를 도시한다. 상기와 같이, 소켓(1)은 USB2 및 USB3 플러그와 같은 플러그(10) 외의 플러그와 결합될 수 있다. 예시적인 목적으로, 플러그(10)와 결합된 소켓(1)이 도 6a 및 도 6b에 도시된다. 플러그(10)에 의해 접속분리된 케이블의 유형에 따라, 커넥터 어셈블리(100)는 USB2 커넥터 어셈블리 또는 고속 데이터 전송 커넥터 어셈블리 중 하나로서 동작할 것이다. 특히, 케이블이 USB2 배선 구성을 갖는다면, 커넥터 어셈블리(100)는 USB2 커넥터 어셈블리로서 작동할 것이고, 반면에 케이블이 광케이블 또는 하이브리드 케이블 중 하나이면, 커넥터 어셈블리(100)는 고속 데이터 전송 커넥터 어셈블리로서 작동할 것이다. 후자의 경우, 수신 광섬유를 통해 수신된 광신호는 플러그(10)의 OE/EO 변환 모듈(20)에 의해 고속 데이터 전송 전기 신호로 변환되고 소켓(1)으로부터 플러그(10)에 수신된 고속 데이터 전송 전기 신호는 플러그(10)의 OE/EO 변환 모듈(20)에 의해 송신 광섬유를 거쳐 송신되는 광신호로 변환된다.
본 발명의 원리 및 개념을 예시하기 위해 일부 예시적인 실시예들을 참조하여 커넥터 어셈블리가 설명된다는 것에 유의하여야한다. 하지만, 본 발명이 이들 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 많은 수정이 이들 실시예에 대해 이루어질 수 있다는 것이 당업자에 의해 이해될 것이다. 예를 들어, OE/EO 변환 모듈(20)이 특정 물리적 구성과 관련하여 설명되었지만, OE/EO 변환 모듈은 다른 다양한 물리적 구성을 가질 수 있다(예를 들어, 다수의 레이저 다이오드 및 다수의 포토다이오드, 다양한 굴절, 회절 및/또는 반사 요소). 유사하게, 소켓 하우징(2) 및 플러그 하우징(11)은 다른 다양한 물리적 구성을 가질 수 있다.
1 : 소켓 2 : 소켓 하우징
3 : 개구부 4 : 제 1 전기 지지 구조
5 : 고속 데이터 전송 전기 접속부 7 : 제 2 전기 지지 구조
8 : 표면 장착 고속 전기 접속부 9 : 스루홀 USB2 전기 접속부
10 : 플러그 11 : 개량 USB 플러그 하우징
12 : 플러그 외부 몸체 13 : 트레이
13a : 트레이 표면 13b, 13c : 트레이 측별
17 : 개구부 18 : USB2 전기 접속부
19 : 고속 데이터 전송 전기 접속부 20 : OE/EO 변환 모듈
21 : 덮개 30 : PCB
30a : 상위 표면 40 : 광시스템
42 : 수동 정렬 디바이스 43a , 43b : 광포트
44 : 반사 표면 46 : 제 1 렌즈
47 : 제 2 렌즈 50 : 제어기 IC
60 : 포토다이오드 70 : 레이저 다이오드
100 :커넥터 어셈블리

Claims (21)

  1. 플러그를 수용하기 위해 내부에 플러그 개구부를 갖는 소켓 하우징과,
    상기 소켓 하우징에 고정된 전기 지지 구조체(an electrical support structure)를 포함하며,
    상기 전기 지지 구조체는 고속 데이터 전송 신호를 통신하기 위해 배치된 고속 데이터 전송 전기 접속부(high data rate electrical connections) 및 USB 신호를 통신하기 위해 배치된 USB 전기 접속부를 가지는
    소켓.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 USB 전기 접속부는 USB2 표준에 따라 구성된
    소켓.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 플러그 개구부는 USB2 플러그 또는 USB3 플러그를 수용하도록 구성된
    소켓.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 고속 데이터 전송 전기 접속부는 고해상도 디스플레이 디바이스 접속부이고 상기 고속 데이터 전송 신호는 고해상도 디스플레이 신호인
    소켓.
  5. 소켓과,
    플러그를 포함하되,
    상기 소켓은
    플러그를 수용하기 위해 내부에 플러그 개구부를 갖는 소켓 하우징과,
    상기 소켓 하우징에 고정된 전기 지지 구조체―상기 전기 지지 구조체는 고속 데이터 전송 신호를 통신하기 위해 배치된 고속 데이터 전송 전기 접속부 및 USB 신호를 통신하기 위해 배치된 USB 전기 접속부를 가짐―를 포함하며,
    상기 플러그는, 상기 소켓의 상기 플러그 개구부와 결합되는 플러그 하우징을 포함하되,
    상기 플러그 하우징은 USB 전기 접속부 및 고속 데이터 전송 전기 접속부 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 플러그 하우징이 USB 전기 접속부를 갖는다면, 상기 플러그 하우징의 USB 전기 접속부는 상기 소켓 하우징의 USB 전기 접속부와 인터페이스되며, 상기 플러그 하우징이 고속 데이터 전송 전기 접속부를 갖는다면, 상기 플러그 하우징의 고속 데이터 전송 전기 접속부는 상기 소켓 하우징의 고속 데이터 전송 전기 접속부와 인터페이스되는
    커넥터 어셈블리.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 플러그 하우징은 USB 전기 접속부 및 고속 전기 접속부를 갖고, 상기 플러그는
    상기 플러그 하우징 내부에 배치된 광시스템(an optics system)과,
    상기 플러그 하우징 내에 배치된 광전/전광(optical-to-electrical/electrical-to-optical;OE/EO) 변환 모듈을 더 포함하되, 상기 OE/EO 변환 모듈은 상기 소켓 하우징으로부터 상기 플러그 하우징으로 통신되는 고속 데이터 전송 신호를 제 1 광신호―상기 제 1 광신호는 상기 광시스템에 의해 제 1 광섬유의 말단으로 연결됨―로 변환하며, 상기 OE/EO 변환 모듈은 상기 광시스템에 의해 상기 OE/EO 변환 모듈 상으로 연결된 광신호를 고속 데이터 전송 디스플레이 신호로 변환하는
    커넥터 어셈블리.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 USB 전기 접속부는 USB2 표준에 따라 구성된 USB2 전기 접속부인
    커넥터 어셈블리.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 USB 전기 접속부를 통해 상기 OE/EO 변환 모듈로 전력이 인가되는
    커넥터 어셈블리.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 플러그는 USB2 표준에 따라 구성된 USB 전기 접속부를 갖는 USB2 플러그인
    커넥터 어셈블리.
  10. 제 5 항에 있어서,
    상기 플러그는 USB3 표준에 따라 구성된 USB 전기 접속부를 갖는 USB3 플러그이고, 상기 소켓의 USB 전기 접속부는 USB2 표준에 따라 구성되며, 상기 플러그 및 소켓은 상기 USB2 표준에 따라 작동하는
    커넥터 어셈블리.
  11. 소켓과,
    플러그를 포함하되,
    상기 소켓은
    플러그를 수용하기 위해 내부에 플러그 개구부를 갖는 소켓 하우징과,
    상기 소켓 하우징에 고정된 전기 지지 구조체―상기 전기 지지 구조체는 고속 데이터 전송 신호를 통신하기 위해 배치된 고속 데이터 전송 전기 접속부 및 USB 신호를 통신하기 위해 배치된 USB 전기 접속부를 가짐―를 포함하고,
    상기 플러그는,
    상기 소켓의 플러그 개구부와 결합되는 플러그 하우징―상기 플러그 하우징은 USB 전기 접속부 및 고속 데이터 전송 전기 접속부를 포함하고, 상기 플러그 하우징의 USB 전기 접속부는 상기 소켓 하우징의 USB 전기 접속부와 인터페이스되며, 상기 플러그 하우징의 고속 데이터 전송 전기 접속부는 상기 소켓 하우징의 고속 데이터 전송 전기 접속부와 인터페이스됨―과,
    상기 플러그 하우징 내부에 배치된 광시스템과,
    상기 플러그 하우징 내부에 배치된 광전/전광(OE/EO) 변환 모듈을 포함하되, 상기 OE/EO 변환 모듈은 상기 소켓 하우징으로부터 상기 플러그 하우징으로 통신되는 고속 데이터 전송 신호를 제 1 광신호―상기 제 1 광신호는 상기 광시스템에 의해 제 1 광섬유의 말단으로 연결됨―로 변환하며, 상기 OE/EO 변환 모듈은 상기 광시스템에 의해 상기 OE/EO 변환 모듈 상으로 연결된 광신호를 고속 데이터 전송 디스플레이 신호로 변환하는
    커넥터 어셈블리.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 USB 전기 접속부를 통해 상기 OE/EO 변환 모듈로 전력이 인가되는
    커넥터 어셈블리.
  13. 커넥터 어셈블리에서 신호를 통신하기 위한 방법에 있어서,
    상기 커넥터 어셈블리의 플러그와 상기 커넥터 어셈블리의 소켓을 결합하는 단계 - 상기 플러그 및 상기 소켓은 각각 고속 데이터 전송 신호를 통신하기 위한 고속 데이터 전송 전기 접속부와 범용 직렬 버스(USB) 신호를 통신하기 위한 USB 전기 접속부를 갖고, 상기 플러그의 고속 데이터 전송 전기 접속부는 상기 소켓의 고속 데이터 전송 전기 접속부에 전기적으로 연결되며, 상기 플러그의 USB 전기 접속부는 상기 소켓의 USB 전기 접속부에 전기적으로 연결되고, 상기 플러그는 상기 플러그의 플러그 하우징 내에 배치된 광시스템 및 광전/전광(OE/EO) 변환 모듈을 포함함 - 와,
    상기 플러그의 OE/EO 변환 모듈에서, 상기 소켓 하우징으로부터 상기 플러그 하우징으로 통신된 제 1 고속 데이터 전송 신호를 제 1 광신호로 변환하는 단계와,
    상기 광시스템으로써, 상기 제 1 광신호를 제 1 광섬유의 말단으로 연결시키는 단계와,
    상기 광시스템으로써, 제 2 광섬유의 말단을 거쳐 나오는 제 2 광신호를 상기 OE/EO 변환 모듈 상으로 연결시키는 단계와,
    상기 OE/EO 변환 모듈에서, 상기 제 2 광신호를 제 2 고속 데이터 전송 신호로 변환하고 상기 플러그 및 상기 소켓의 전기적으로 연결된 고속 데이터 전송 전기 접속부를 통하여 상기 플러그로부터 상기 소켓으로 상기 제 2 고속 데이터 전송 신호를 통신하는 단계를 포함하는
    신호를 통신하기 위한 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 플러그 및 상기 소켓의 USB 전기 접속부는 USB2 표준에 따라 구성되는 USB2 전기 접속부인
    신호를 통신하기 위한 방법.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 USB 전기 접속부를 통해 상기 OE/EO 변환 모듈로 전력을 인가하는 것을 더 포함하는
    신호를 통신하기 위한 방법.
  16. 커넥터 어셈블리에서 신호를 통신하기 위한 방법에 있어서,
    상기 커넥터 어셈블리의 플러그와 상기 커넥터 어셈블리의 소켓을 결합시키는 단계를 포함하되,
    상기 소켓은 고속 데이터 전송 신호를 통신하기 위한 고속 데이터 전송 전기 접속부 및 USB 신호를 통신하기 위한 USB 전기 접속부 중 적어도 하나를 갖고, 상기 플러그가 USB 전기 접속부를 갖는다면, 상기 플러그의 USB 전기 접속부는 상기 소켓의 USB 전기 접속부와 전기적으로 연결되며, 상기 플러그가 고속 데이터 전송 전기 접속부를 갖는다면, 상기 플러그의 고속 데이터 전송 전기 접속부는 상기 소켓의 고속 데이터 전송 전기 접속부에 전기적으로 연결되는
    신호를 통신하기 위한 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 플러그는 적어도 USB 전기 접속부를 갖고, 상기 플러그의 USB 전기 접속부 및 상기 소켓의 USB 전기 접속부는 USB2 표준에 따라 구성되는
    신호를 통신하기 위한 방법.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 플러그는 적어도 상기 USB 전기 접속부를 갖고, 상기 플러그의 USB 전기 접속부는 USB3 표준에 따라 구성되며, 상기 소켓의 USB 전기 접속부는 USB2 표준에 따라 구성되고, 상기 커넥터 어셈블리는 USB2 표준에 따라 작동하는
    신호를 통신하기 위한 방법.
  19. 제 16 항에 있어서,
    상기 플러그는 상기 USB 전기 접속부 및 상기 고속 데이터 전송 전기 접속부를 갖고, 상기 플러그의 USB 전기 접속부 및 상기 소켓의 USB 전기 접속부는 USB2 표준에 따라 구성되는
    신호를 통신하기 위한 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 플러그는 광시스템 및 광전/전광(OE/EO) 변환 모듈을 더 포함하되, 상기 방법은
    상기 플러그의 OE/EO 변환 모듈에서, 상기 소켓으로부터 상기 플러그로 통신된 고속 데이터 전송 신호를 제 1 광신호로 변환하는 단계와,
    상기 광시스템으로써, 상기 제 1 광신호를 제 1 광섬유의 말단으로 연결시키는 단계와,
    상기 광시스템으로써, 제 2 광섬유의 말단을 거쳐 나오는 제 2 광신호를 상기 OE/EO 변환 모듈 상으로 연결시키는 단계와,
    상기 OE/EO 변환 모듈에서, 상기 제 2 광신호를 고속 데이터 전송 신호로 변환하고 상기 플러그 및 상기 소켓의 전기적으로 연결된 고속 데이터 전송 전기 접속부를 통하여 상기 플러그로부터 상기 소켓으로 상기 고속 데이터 전송 신호를 통신하는 단계를 포함하는
    신호를 통신하기 위한 방법.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 USB 전기 접속부를 통해 상기 OE/EO 변환 모듈로 전력을 인가하는 것을 더 포함하는
    신호를 통신하기 위한 방법.
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