TWI481916B - 具有對準特徵部位之連接器光學透鏡 - Google Patents

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Description

具有對準特徵部位之連接器光學透鏡
本發明之實施例大致上有關光學互連件，且更特別有關具有對準特徵部位之光學互連透鏡。
著作權聲明/許可
此專利文件之部份揭示內容可含有受制於著作權保護的資料。該著作權所有人不反對被任何人複製該專利文件或該專利揭示內容，如顯現在專利商標局專利檔案或記錄中者，但除此之外保留所有著作權。該著作權聲明適用於如下面所敘述之所有資料，及於對此所附之圖面中，以及適用於下面所敘述之任何軟體：英特爾公司著作權©2010著作權所有。
目前電腦平臺架構設計涵蓋很多不同介面，以將一裝置連接至另一裝置。該等介面提供用於計算裝置及週邊裝置之I/O(輸入/輸出)，並可使用各種協定及標準，以提供該I/O。不同之介面亦可使用不同的硬體結構，以提供該介面。譬如，目前電腦系統典型包含具有對應的連接介面之多數埠，如在連接該等裝置的纜線之端部藉由實體連接器及插座所施行。普通之連接器型式可包含具有若干相關USB(通用序列匯排流)插座介面的USB子系統、DisplayPort、HDMI(高解析多媒體影音介面)、Firewire (如在IEEE 1394中所提出)、或另一連接器型式。
互連件上之產量增加一般是被視為是需要的。雖然光學訊號具有高頻寬資料傳送是已知的，但是實施光學訊號互連將引起計算裝置的小尺寸及插拔環境方面之挑戰。一般的使用者狀況將引起可用性及耐用性議題。當連接器被拔下時，它們可能遭受污跡或微小之灰塵污染，且重複使用可造成連接器鬆開。如此，連接器及對應介面埠之正常使用可使光學訊號傳送劣化，降低介面之有效性。
 【發明內容】及【實施方式】
如在此所述，連接埠提供電性及/或光學介面能力。某些實施例敘述用於介接(interfacing)及對準的機構。某些實施例敘述降低用於介面之PCB真實狀況的機構及/或改善訊號品質。大致上，組合式電及光學介面埠包含單一埠內之光學及電組件、及/或對應的插頭，其在此亦可指連接器及匹配或對應的連接器。
如在此所述，光學連接器之光學透鏡包含用於被動連接對準之對準特徵部位。被插入該透鏡之纖維係與在至少一方向中限制運動的纖維溝槽對準，以對準該纖維。該透鏡包含對準特徵部位，以被動地對準該透鏡與匹配連接器之匹配對準特徵部位。該連接器可為用於插頭及對應的插座。該匹配連接器亦可被稱為對應連接器。實施例可包含L、V、或U形溝槽。實施例可包含對準支柱、對準凹部、及於對準支柱或凹部中之透鏡。實施例可包含當嚙合 時限制匹配的連接器之樞轉的凸耳。
該被動式對準結構提供光學訊號通道之改善的對準，以改善訊號傳送效率。藉由比先前沒有該對準特徵部位可達成者保持該光學訊號傳送之更精確的焦點線，該對準能減少灰塵或污跡污染之負面效應。該對準特徵部位提供至少更多之結構零組件，以甚至在重複使用之後確保適當的連接。該改善之被動對準能提供充分之訊號傳送效率，使得小形連接器更適合較小形狀因素計算裝置。
對比於傳統之方法，其中纖維係對接接觸地建立光學通道，如在此所述之纖維係相對一表面對準，該表面介接該纖維與透鏡。如此，非接觸式透鏡系統允許用於光學訊號之傳送，而不會使纖維彼此接觸，此接觸對於灰塵係敏感的。以該等透鏡，用於光學訊號之光束被擴展(準直)及聚焦，以減少對灰塵污染(及污染之其他潛在形式)的敏感性。如在此所述之對準特徵部位允許用於該等透鏡之介接，而沒有接觸。
圖1係設有插頭透鏡的插頭總成之實施例的方塊圖，並具有纖維對準溝槽及對準凹部。插頭總成100包含罩或模塑件110，以固持該總成。纜線150延伸出罩110之背面，在此該罩的前面係該插頭連接器結構延伸出之區域，以匹配插座連接器。纜線150包含光學或光學(纖維)及電(電線)通道。
延伸出罩110之插頭連接器結構被包入插頭前面護罩120及插頭背面護罩130之間。該等護罩提供該插頭用之 位置性硬度、及當插頭總成100匹配對應的插座時提供EMI(電磁干擾)屏蔽。
插頭總成100包含用於該插頭連接器中之電連接的電接點。於一實施例中，USB2及/或USB3接點被包含。如此，插頭總成100被說明，顯示USB2接點次總成124及USB3接點次總成122。USB接點次總成(典型USB2及USB3兩者)大致上包含塑膠外殼，其中金屬片電接點被壓配合。
插頭總成100亦包含插頭透鏡次總成142。插頭透鏡次總成之實施例係相對於圖2如下更詳細地敘述。大致上，其包含光學纖維對準特徵部位以及連接器對準特徵部位。於一實施例中，插頭總成100包含彈簧144，以當被安裝在該插頭中時於插頭透鏡次總成142上提供彈簧加載作用。該彈簧加載作用能改善該等對準特徵部位之機械式操作，施加一力量抵靠著該透鏡次總成，以嚙合該等對準特徵部位。彈簧144可包含特定之彈簧固持組件146。另一選擇係，彈簧夾具可被併入組成插頭總成100的其他元件之一的本體。
插頭總成100代表一具有光學訊號被動對準特徵部位的連接器。雖然所說明之特定範例可被稱為USB標準A連接器，其將被了解其他連接器型式能如在此所述被同樣地製成。如此，藉由如所示將電光學電路系統及光學零組件裝入該連接器插頭，透過標準連接器的光學通訊能夠以主動之方式被施行。圖3之對應插座總成300的類似理解 將亦被該熟練之讀者所了解。
圖2係插頭透鏡次總成之實施例的方塊圖，並具有纖維對準溝槽及對準凹部。於一實施例中，插頭透鏡次總成200包含插頭透鏡210、一或多條纖維216、及蓋件214。纖維216代表一整齊裂開之纖維，供使用於該透鏡次總成。那些熟諳該技術者將認知傳統之透鏡總成已依賴有拋光的纖維之使用，這增加製造之成本及時間。於對比下，插頭透鏡次總成能被使用，而不會有拋光的，但僅只具有整齊之裂開，以形成整齊之表面，光線能經由該表面通過與透鏡的介面之間。
蓋件214代表當其停靠在插頭透鏡210內之適當位置時可蓋住與將纖維216固持在適當位置之外殼零組件。蓋件並非在所有實施例中皆需要的，如如下更詳細地敘述。蓋件214可為金屬或塑膠。於一實施例中，蓋件214被壓配合進入空腔中之適當位置，且推抵靠著纖維216。另一選擇係，蓋件214可被膠黏或用環氧基樹脂膠黏進入適當位置。
插頭透鏡210包含對準凹部220，其對應於對準支柱。將了解雖然對準凹部係相對於該插頭總成顯示，且對應的對準支柱稍後係相對於該插座顯示，該二對準結構可被顛倒。如此，插頭透鏡次總成200能包含代替對準凹部220的對準支柱，並在插座中具有對應的對準凹部。
插頭透鏡210亦包含代表一透鏡之光學表面212，光學訊號通過該透鏡至纖維216及/或來自纖維216。光學 表面212能被考慮為重定向光線傳播。插頭透鏡210可為由任何適當之材料所製成，該材料可包含塑膠、玻璃、矽、或其他能被塑形及提供光學聚焦之材料。插頭透鏡210可包含多數材料，並具有至少為適當材料之光學表面212，以引導或重定向光線傳播。
目前，從它們於成本、製造、及耐用性中提供便利性的事實來說，塑膠之透鏡係常見之選擇。於一實施例中，插頭透鏡210被設計來支援光束擴展之光學介接。於光束擴展方法中，經由光學表面212，插頭透鏡210擴展及準直傳輸訊號，且聚焦接收訊號。看下面之圖12，用於光或光束擴展之更詳細說明，供使用於光學訊號交換。如那些熟諳該技藝者所了解，準直意指造成該光訊號之光子於接收中更為平行。
圖3係設有插座透鏡的插座總成之實施例的方塊圖，並具有纖維對準溝槽及對準支柱。插座總成300包含插座金屬片護罩310、插座外殼、插座接點次總成330、及插座透鏡次總成340。插座總成300一般被製成在印刷電路板(PCB)上，但亦可被組裝成獨立的纜線(例如延伸器纜線)。
護罩310提供該插座用之位置性硬度、及當插座總成300匹配對應的插頭時提供EMI屏蔽。插座總成300包含用於該插頭連接器中之電連接的電接點。於一實施例中，USB2及/或USB3接點被包含。如此，插座總成300之接點次總成330可包含USB2及/或USB3接點。USB接 點可被壓配進入塑膠外殼(例如外殼320)。
插座總成300亦包含插座透鏡次總成340。插座透鏡次總成之實施例係如下相對於圖4更詳細地敘述。大致上，其包含光學纖維對準特徵部位以及連接器對準特徵部位。插座總成300代表一具有光學訊號被動對準特徵部位之連接器。
圖4係插座透鏡次總成之實施例的方塊圖，並具有纖維對準溝槽及對準支柱。於一實施例中，插座透鏡次總成400包含插座透鏡410、一或多個纖維420、及蓋件412。纖維420代表用於該透鏡次總成之整齊裂開的纖維。如上述，纖維420不須為有拋光的，但可僅只以一整齊之裂開方式製備，以形成整齊之表面，光線能經由該表面通過與透鏡的介面之間。
蓋件412代表當其停靠在插座透鏡410內之適當位置時可將纖維420蓋住與固持在適當位置之外殼零組件。蓋件並非在所有實施例中皆需要的，如如下更詳細地敘述。蓋件412可為金屬或塑膠。於一實施例中，蓋件412被壓配進入空腔中之適當位置，且推抵靠著纖維420。另一選擇係，蓋件412可被膠黏或用環氧基樹脂膠黏進入適當位置。
插座透鏡410包含對準支柱414，其對應於匹配連接器中之對準凹部。將了解雖然一對準支柱係相對於該插座次總成被顯示，以匹配插頭次總成之對準凹部，該二對準結構可被顛倒。如此，插座透鏡次總成400能包含對準凹 部來代替對準支柱414，並具有插頭中之對應的對準支柱。
於一實施例中，插座透鏡410包含供纖維420停靠在其上之溝槽(如下更詳細地討論)。插座透鏡具有光學透鏡表面，以重定向光線傳播。插座透鏡410亦包含光學表面418，其代表一透鏡，光學訊號通過該透鏡至纖維420及/或來自纖維420。光學表面418能被考慮為重定向光線傳播。插座透鏡410可為由任何適當之材料所製成，該材料可包含塑膠、玻璃、矽、或其他能被塑形及提供光學聚焦之材料。插座透鏡410可包含多數材料，並具有至少為適當材料之光學表面418，以引導或重定向光線傳播。
目前，從它們於成本、製造、及耐用性中提供便利性的事實來說，塑膠之透鏡係常見之選擇。於一實施例中，插座透鏡410被設計來支援光束擴展之光學介接。於光束擴展方法中，經由光學表面418，插座透鏡410擴展及準直傳輸訊號，且聚焦接收訊號。看下面之圖12，用於光或光束擴展之更詳細說明，供使用於光學訊號交換。如那些熟諳該技藝者所了解，準直意指造成該光訊號之光子於接收中更為平行。
於一實施例中，除了對準支柱414以外，插座透鏡次總成400包含對準凸耳416。插頭次總成可包含用於對準凸耳416之對應凹部。雖然對準支柱414可中心定位及對準光學表面418與插頭次總成上之對應光學表面，對準凸耳416減少傾斜或透鏡相對於彼此之樞轉。如此，於該插 頭及插座之理想組構中，該對準支柱及對應凹部嚙合該二次總成及對準該光學表面，使該插頭及插座沿著該光學訊號之傳播方向在同平面。對準凸耳416及對應的匹配凹部嚙合及限制於該平面中之傾斜或樞轉。如此，對準凸耳416抑制或限制光學訊號傳播的方向之路線的平面中之透鏡的運動，而保持該等透鏡對準。
將被了解該對準凸耳416可另一選擇地位在插頭次總成上。另外，雖然在製造中可為便利的，該對準凸耳係在與該對準支柱相同之裝置並無嚴格之要求。如此，插座能具有對準凸耳，而該插頭具有對準支柱，且每一者具有對應的凹部或刻槽。
雖然插頭、插座、插頭透鏡、及插座透鏡之特定範例大致上係相對於各種實施例敘述，關於各種實施例之進一步細節如下被更詳細地敘述。
大致上，對準特徵部位被包含在插頭及插座上，且在該另一者上具有對應匹配的特徵部位。該對準特徵部位允許被動對準，且用於它們間之光學訊號傳送的連接器之更精確耦合。每一次總成(該插座與插頭兩者)包含在該次總成的外殼中之光學表面，並通過該光學表面交換光學訊號。每一次總成亦包含連接器對準特徵部位，以沿著該光學訊號的焦點線或傳播之路線被動地對準該次總成至匹配的總成。
纖維被插入該等次總成及經由纖維止動表面介接該光學表面。於一實施例中，該次總成包含該次總成透鏡外殼 中之纖維對準結構。該纖維對準能包含導引孔或通孔、溝槽、及/或空腔。於一實施例中，該對準結構在正交於該焦點線的至少一軸線中限制該光學纖維之運動。如此，該光學纖維係藉由保持該纖維在指向該訊號之傳播方向中而對準。
該一般概念上之變動包含於該對準機構中設置光學透鏡。如此，對準支柱可包含該光學透鏡表面。對應光學表面可被設置在匹配對準孔洞或凹部之端部。纖維對準能通過具有大約與該光學纖維相同之直徑的盲孔、或以該透鏡外殼中之溝槽被達成。該透鏡可為L形、U形溝槽、V形溝槽。
其將被了解除了與很多不同連接器型式一起使用以外，該等連接器之使用對於計算裝置具有一般之適用性。如此，插頭或插座連接器能與任何數目之裝置一起使用，該裝置包含桌上型或膝上型電腦、上網本、或另一此裝置。
除了計算裝置以外，其將被了解許多其他型式之電子裝置可併入在此所討論之連接器的一或多個型式，且在此所述之實施例將同樣很好地適用於此等電子裝置。其他此等電子裝置之範例可包含手持式裝置、智能手機、媒體裝置、多媒體裝置、記憶體裝置、儲存裝置、照相機、聲音記錄器、I/O裝置、網路裝置、遊戲裝置、遊戲主控臺、電視、或視聽(A/V)設備、或可包含此一連接器之任何另一電子裝置。
諸如那些在此所述之連接器一般被使用於連接週邊裝置(可為上面所討論之裝置的任一型式或相同型式)，以與主機裝置互連。插頭可被直接地內建週邊裝置(有與無電線)，或可經由獨立的纜線被互連至另一裝置。
匹配一連接器與另一連接器之在此的討論意指提供機械式及通訊連接。一連接器與另一連接器之匹配典型亦提供通訊連接。該等連接器之匹配經由該外殼及對準特徵部位發生，且典型包含該等電接點之接觸及纖維光學訊號傳輸元件之對準。經由該被組合之連接器的連接介面允許經由併入該連接器外殼內之不同介面的電I/O或光學I/O或兩者。電I/O及光學I/O可同時地發生、或大體上同時地，或可被建構成分開地操作或“輪流”。
在此所述之各種總成的每一者亦可被稱為“次總成”。技術上，一總成可意指“已完成”之產品、或所製成之項目的已完成之系統或子系統，雖然次總成大致上係與其他零組件或另一次總成結合，以達成一個次總成。然而，次總成係未與在此之'總成'區別，且不同術語之使用係僅只為了敘述中之方便。參考一總成可意指能以別的方式被考慮為次總成者。
可被使用之電協定或標準能包含通用序列匯排流(USB)(標準或迷你)、高畫質多媒體介面(HDMI)、或DisplayPort。其將被了解每一個不同的標準可包含用於該電接點總成之不同組構或插腳輸出。另外，該連接器外殼之尺寸、形狀、及組構係視該標準而定，包含用於該等 對應連接器之匹配的容差。如此，用於該等各種標準，整合光學I/O與電I/O的連接器之布局可為不同的。如將被那些熟諳此技藝者所了解，光學介面需要視線連接，以具有一設有接收器之光學訊號發送器介面(兩者可被稱為透鏡)。如此，該連接器之組構將為使得該等透鏡不被該等對應的電接點總成所阻礙。譬如，光學介面透鏡可被定位至該等接點總成之側面、或上方或下面，視該連接器外殼內之可使用的空間而定。
圖5係插頭透鏡次總成及插座透鏡次總成間之互連的實施例之方塊圖，每一透鏡次總成具有匹配的對準特徵部位。互連500說明一互連，以如在此所述與插頭及插座建立光學連結。於互連500之實施例中，該插頭總成包含對準凹部，而該插座總成包含對應的對準突出部。
為建立該光學連結，該插頭總成被插入該插座總成。該插頭總成包含插頭透鏡520，其具有光學表面522、對準特徵部位524、及凹部526。該插座總成包含插座透鏡510，其分別具有對應的光學表面512、對準特徵部位514、及凸耳516。其他“插頭”特徵部位可被包含，諸如於插座透鏡510的外殼中之突出部532，其與該插頭透鏡520的外殼中之空間嚙合。
一旦該插頭總成被插入該插座總成，並已行進接近該插座總成之嚙合深度的端部，插座透鏡510之本體的對準栓銷(例如對準特徵部位514及凸耳516)將開始嚙合插頭透鏡520之對準孔洞(例如分別為對準特徵部位524及 凹部526)。於一實施例中，當該插頭總成被完全插入該插座總成時，兩透鏡係完全嚙合，且插頭透鏡520在該插頭總成內側被同時推向後推。如果該透鏡於該插頭總成中被彈簧加載，插頭透鏡520可被推回。如此，施加至插頭透鏡520上之彈力可保持兩透鏡嚙合。只要兩透鏡被嚙合，光可通過該連接器由任一側面行進。
於一實施例中，有利於在該插頭透鏡及該插座透鏡兩者中所顯示之纖維中止的特徵部位可被稱為溝槽。該纖維可為通過用於宏觀對準之透鏡的本體中之通孔，且接著停靠在該溝槽上，以相對於該透鏡本體之光學表面正確地定位該纖維。其將被了解該“透鏡”之表達在此可使用兩種不同方式，一種方式意指包含該等光學表面之本體或外殼，且另一種方式意指該光學表面本身。上下文應作成可了解所預期之意義。該纖維對接抵靠著該透鏡本體中之止動表面，以對準該纖維與該光學表面。當多數纖維被使用於單一透鏡中時，多數通孔及溝槽可被使用，一通孔及溝槽被使用於每一條纖維。為鎖固該纖維之位置，於一實施例中，蓋件被壓配合進入該透鏡本體，在此該蓋件具有呈某一角度之表面，以將該等纖維推緊靠著該溝槽。
圖6-9之圖面及敘述相對於該纖維對準、以及其他特徵部位說明某一詳細。其將被了解該插座透鏡被使用於說明該纖維對準與其他特徵部位，但相同之特徵部位應被施加至該插頭透鏡次總成。
圖6係具有L形溝槽纖維對準的透鏡次總成之實施例 的方塊圖。透鏡600包含空腔610，L形溝槽612係位於該空腔中(亦即，透鏡600容置二纖維)。L形溝槽612係“L形”，因為該溝槽係藉由在一側面上具有單一壁面的基底所形成，該壁面由該基底直立地向上延伸，以形成一橫截面視圖，而大致上顯現像L或顛倒L形。該直立部份及該基底本質上形成一直角或接近直角。該基底及該直立部份間之相交處不能為硬角落，但可被弄圓。
止動表面620代表空腔610中之一面，纖維通過該止動表面與該光學表面(或透鏡)介接，該光學表面在該透鏡本體的另一側面上被顯示為空腔610。如所視，止動表面620係在一垂直於該透鏡600之焦點線之方向的平面中。該纖維如此被對準抵靠著止動表面620，使該纖維之長度對準該光學表面之焦點線。該光學表面可聚焦光線及使光線通過該纖維及/或來自該纖維，而使該光學表面之焦點係在透鏡600之焦點的方向中。使該纖維靜止抵靠著L形溝槽612及抵靠著止動表面620對準該纖維與該光學表面。
纖維能沿著通道640被插入通過通孔630，用於宏觀對準，且停靠於L形溝槽612上及對接抵靠著止動表面620，用於宏觀對準。蓋件能將該纖維鎖固在適當位置中並抵靠著該溝槽。對準特徵部位650係用於該連接器之對準至對應匹配的連接器。
圖7係具有V形溝槽纖維對準的透鏡次總成之實施例的方塊圖。透鏡700包含空腔710，V形溝槽712被係於 該空腔中(亦即，透鏡700容置二纖維)。V形溝槽712係“V形”，因為該溝槽係以於該等壁面之間形成一角度的方式藉由向上延伸的二壁面所形成。該V之角度能被建構用於一纖維直徑。該V形溝槽係一鄰接該止動表面之通道，其本身係鄰接透鏡700之光學表面。該等呈某一角度的壁面間之相交處不能為一硬角度，但可被弄圓。
止動表面720代表空腔710中之一面，纖維通過該止動表面與該光學表面(或透鏡)介接，該光學表面在該透鏡本體的另一側面上被顯示為空腔710。如所視，止動表面720係在一垂直於該透鏡700之焦點線之方向的平面中。該纖維如此被對準抵靠著止動表面720，使該纖維之長度對準該光學表面之焦點線。該光學表面可聚焦光線及使光線通過該纖維及/或來自該纖維，而使該光學表面之焦點係在透鏡700之焦點的方向中。使該纖維靜止抵靠著V形溝槽712及抵靠著止動表面720對準該纖維與該光學表面。
纖維能沿著通道740被插入通過通孔730，用於宏觀對準，且停靠於V形溝槽712上及對接抵靠著止動表面720，用於宏觀對準。蓋件能將該纖維鎖固在適當位置中並抵靠著該溝槽。對準特徵部位750係用於該連接器之對準至對應匹配的連接器。
圖8係具有U形溝槽纖維對準的透鏡次總成之實施例的方塊圖。透鏡800包含空腔810，U形溝槽812係位於該空腔中(亦即，透鏡800容置二纖維)。U形溝槽812 係“U形”，因為該溝槽包含在大約相同之角度向上延伸的二壁面，造成該二延伸壁面大約彼此平行。該U形溝槽可被概念化為二面對之L形溝槽、或V形溝槽，其中一基底被加在該二延伸邊緣或壁面之間。該U之寬度可被建構用於一纖維直徑。該U形溝槽係鄰接該止動表面之通道，其本身係鄰接透鏡800之光學表面。U形溝槽812之U形通道能具有呈某一角度的硬相交處、或可被弄圓。
止動表面820代表空腔810中之一面，纖維通過該止動表面與該光學表面(或透鏡)介接，該光學表面在該透鏡本體的另一側面上被顯示為空腔810。如所視，止動表面820係在一垂直於該透鏡800之焦點線之方向的平面中。該纖維如此被對準抵靠著止動表面820，使該纖維之長度對準該光學表面之焦點線。該光學表面可聚焦光線及使光線通過該纖維及/或來自該纖維，而使該光學表面之焦點係在透鏡800之焦點的方向中。使該纖維靜止抵靠著U形溝槽812及抵靠著止動表面820對準該纖維與該光學表面。
纖維能沿著通道840被插入通過通孔830，用於宏觀對準，且停靠於U形溝槽812上及對接抵靠著止動表面820，用於宏觀對準。蓋件能將該纖維鎖固在適當位置中並抵靠著該溝槽。對準特徵部位850係用於該連接器之對準至對應匹配的連接器。
圖9係具有盲孔纖維對準的透鏡次總成之實施例的方塊圖。透鏡900未包含空腔，但代替地具有用於該透鏡能 容置的每一纖維之盲孔930(例如透鏡900被說明為容置二纖維)。每一盲孔930在該盲孔之端部具有一止動表面920。纖維係沿著通道940插入盲孔930直至該盲孔的端部。
止動表面920代表該透鏡本體中之一面，纖維通過該止動表面與該光學表面(或透鏡)910介接。如所視，止動表面920係在一垂直於該透鏡900之焦點線之方向的平面中。該纖維如此被對準抵靠著止動表面920，使該纖維之長度對準該光學表面之焦點線。該光學表面可聚焦光線及使光線通過該纖維及/或來自該纖維，而使該光學表面之焦點係在透鏡900之焦點的方向中。
並非使用盲孔930來用於宏觀對準，該盲孔之小心的工藝技術(設計與製造兩者)能夠使該纖維微觀對準至光學表面910。對準特徵部位950係用於該連接器至對應匹配的連接器之對準。於一實施例中，盲孔930具有圓形橫截面，但其他橫截面可被使用(雖然該圓形盲孔之製造係目前最容易的)。盲孔930係類似於該等先前範例之通孔，但不會延伸通過該材料；如此，其更適當地被稱為盲孔而非通孔。
圖10係透鏡次總成之實施例的方塊圖，並具有整合式光學表面及對準特徵部位。透鏡1000包含空腔1010，其不包含溝槽。纖維係沿著通道1040插入、通過正確地定位及尺寸設計之通孔1030、且對接抵靠著止動表面1020。於一實施例中，當溝槽不被使用時，沒有蓋件被使 用。
止動表面1020代表空腔1010中之一面，纖維通過該止動表面與該光學表面(或透鏡)1060介接，該光學表面被整合進入對準特徵部位1050。如所視，止動表面1020係在一垂直於該透鏡1000之焦點線之方向的平面中。該纖維如此被對準抵靠著止動表面1020，使該纖維之長度對準該光學表面之焦點線。該光學表面可聚焦光線及使光線通過該纖維及/或來自該纖維，而使該光學表面之焦點係在透鏡1000之焦點的方向中。空腔1010之壁面及/或基底可被用來對準該纖維。如此，該空腔之壁面能同樣地作用至圖6之L形溝槽而不需要該L形溝槽之額外的結構。 然而，於製造該空腔中，更大精確性將被需要。
如所論及，通孔1030之位置及尺寸可被製成直接地對準該纖維抵靠著止動表面1020，以允許該纖維與光學表面1060之對準。於通孔之定位及尺寸設計中，該等溝槽之使用能允許用於更少之精確性。相同地，沒有空腔及僅只使用盲孔(看圖9)，該盲孔之位置及尺寸必需被小心地控制，以精確地對準該纖維與該透鏡次總成之焦點線。
於一實施例中，光學表面1060被併入在對準特徵部位1050內。其將被了解該光學表面之此一併入該對準特徵部位可被應用至上面圖6-9之其他範例的任一者。該光學表面能被放置在該對準特徵部位之端部(亦即，該對準特徵部位之第一部份，以嚙合該匹配連接器，或該最遠突出部的一部份)，或可在一些別的位置被放置在該支柱 內。另外選擇位置被顯示為對準特徵部位1050之端部，及在靠近透鏡1000之本體的開始處。於一實施例中，對準特徵部位1050係中空的，使光學表面1060位在該支柱之開始處或較接近該支柱之開始處，較靠近該透鏡次總成之本體。
凸耳(被顯示但未命名)可或未能整合式對準特徵部位及光學表面一起使用。
如上面所論及，各種溝槽及另一纖維對準亦可被應用至插頭透鏡，而該等圖解顯示相對於插座透鏡之技術。
圖11A-11C說明整合式光學表面及對準特徵部位之各種實施例的方塊圖。當該整合式光學表面被整合進入對準支柱時，該結果可為相同或類似於圖11A、11B、或11C之任一者。透鏡本體1110意指該本體的一部份或該次總成的外殼，對準特徵部位或對準支柱1120係附接至該外殼上。透鏡本體1110之其他部份能包含空腔、通孔、盲孔、溝槽、或凸耳、或一些組合的一或多個。其將由上面之討論被了解並非所有組合皆有意義(例如盲孔及空腔之組合)。光學表面1130被說明在對準特徵部位1020之端部，但不須係在該端部，且可被回頭設置進入該對準特徵部位。
參考圖11A，透鏡本體1110包含對準特徵部位1120，其係一圓柱體，並在該端部具有一直徑，該直徑大約與在開始處之直徑相同。光學表面1130被整合進入對準特徵部位1120。
參考圖11B，透鏡本體1110包含對準特徵部位1120，其係一正準圓柱體，並在該端部具有一直徑，該直徑與在開始處之直徑不同及較小。如此，對準特徵部位1120當其由透鏡本體1110延伸出時變窄或逐漸變小像一圓錐體。光學表面1130被整合進入對準特徵部位1120。
參考圖11C，透鏡本體1110包含對準特徵部位1120，其係一支柱，並在該端部具有一圓形橫截面，該圓形橫截面與在透鏡本體1110的開始處之橫截面不同。該不同的橫截面可為橢圓形或膠囊形橫截面。該膠囊橫截面為具有大約平行之側面的任何形狀，並設有圓形之端部。如此，對準特徵部位1120當其由透鏡本體1110延伸出時沿著某些路線逐漸變小，且僅只沿著其他直線筆直地延伸出。光學表面1130被整合進入對準特徵部位1120。
圖12係製造一具有對準特徵部位的透鏡總成之實施例的流程圖。如在此所說明之流程圖提供各種製程作用之順序的範例，該等製程作用可藉由處理邏輯所施行，該處理邏輯可包含硬體、軟體、或一組合。雖然在一特別順序或次序中被顯示，除非以別的方式指定，該等作用之順序能被修改。如此，所說明之實施應被了解為僅只當作範例，且該製程可被以不同的順序施行，及一些作用可被平行地施行。另外，一或多個操作可在本發明之各種實施例中被省略；如此，在每一實施中並非需要所有作用。其他製程流程係可能的。
光學纖維係於製備中整齊裂開，用於插入一透鏡次總 成，1202。該透鏡次總成可為插座連接器或插頭連接器的其中之一。該光學纖維被插入光學透鏡次總成，1204。該光學透鏡次總成具有透鏡外殼、導引孔(盲孔或通孔的其中之一)、止動表面、及光學表面或光學透鏡。該纖維被插入該導引孔及直至該止動表面，1206。
該光學纖維被插入該導引孔及對準纖維對準機構，1208。於一實施例中，該纖維對準機構包含盲孔，且該導引孔係該盲孔。於一實施例中，該導引孔係通孔，且該纖維對準機構造係溝槽。於一實施例中，該導引孔係通孔，且該纖維對準係藉由小心配置該通孔及塑形該通孔與空腔之壁面所達成。如此，將該纖維插入該導引孔包含被動地對準該纖維。
該光學纖維係緊鄰抵靠著該透鏡本體中之止動表面，1210。於使用空腔之實施例中，蓋件可被插入及固定在該(等)光學纖維之上，1212。於未使用空腔之實施例中，沒有蓋件被需要。於該空腔及通孔被精確地塑形及定位的實施例中，該空腔可能不被需要的。
該光學透鏡次總成被插入連接器護罩，以於連接器中提供光學通訊通道，1214。該連接器護罩可為插座護罩或插頭護罩。其將被了解將該總成合起來之類似方法可被使用，雖然該等透鏡本體的結構中之變動可存在。然而，用於其中之一，藉由僅只將該纖維插入該透鏡本體、及選擇性地插入一蓋件來對準該纖維之同一方法係相同的。
於一實施例中，該光學透鏡將為接頭光學及電連接器 的一部份。如此，電接點可被接合至該連接器護罩，以實現該連接器中之電連通通道，1216。接合該等電接點可包含接合USB接點。該等USB接點可包含USB2接點或USB3接點之一或兩者。
圖13係光束擴展之實施例的方塊圖。如所說明，光學訊號係通過纖維1322、並將傳送至纖維1324。纖維1322中之光學光束係藉由透鏡1312所擴展及準直1332，並可接著當作較寬之光束介接至透鏡1314。如在所提供之範例中所顯示，纖維1322及1324大約可為62.5微米直徑，而該擴展之光束係以大約700微米之直徑通過透鏡1312及1314之間。該光束之擴展使得其可能光學地耦合纖維1322及1324，在此傳統之對接耦合將不為大部份連接器之機械式容差提供適當的性能。甚至輕微之偏置能對於非擴展光束造成顯著之訊號損失-甚至數微米偏置能損失超過10%之訊號或更多。然而，以該光束擴展，機械式容差被改善，如同對灰塵或其他光學阻礙物之容差。
雖然纖維1322內之光學光束可包括高度平行之光子，用於說明之目的，纖維1322被顯示為包含散射光1342。甚至用於光學光束已在纖維內散射光線之狀態，該擴展及準直(1332)藉由更平行地引導該等光子來改善光學訊號品質。如此，平行光1334被顯示傳送於透鏡1312及1314之間。該光學光束係藉由透鏡1314所聚焦1336，且平行光1344被傳送通過纖維1324。
如在此所使用，“焦點線(line of focus)”意指一將 基於該透鏡之焦點延伸通過及離開該透鏡之兩方向的假想路線。如所說明，透鏡1312及1314具有相同之焦點線1350，說明該理想之對準。來自纖維1322之光線係通過擴展及準直“聚焦”至平行光1344，顯示透鏡1312之焦點線。如果光被接收在透鏡1312，相同之透鏡形狀將光線聚焦至焦點1350之相同的進入並纖維1322。在透鏡1314，該討論係相同的、但顛倒。如果由透鏡1314傳輸而非在該透鏡接收，光被聚焦成平行光1344，但將被擴展至傳播平行於平行光1344。
就在此所述之各種操作或功能來說，它們可被敘述或界定為軟體碼、指令、組構、及/或資料。該內容能為直接可執行的(“物件”或“可執行”的形式)、原始碼、或差異碼(“差量”或“修補”碼)。在此所述之實施例的軟體內容可經由在其上面儲存有該內容之製造的條目、或經由操作一通訊介面之方法以經由該通訊介面送出資料而被提供。機器可讀取之儲存媒體可造成一機器施行所敘述之功能或操作，且包含任何儲存以可藉由機器(例如計算裝置、電子系統等)存取之形式的資訊之機構，諸如可讀取/不可讀取媒體(例如唯讀記憶體(ROM)、隨機存取記憶體(RAM)、磁碟儲存媒體、光學儲存媒體，快閃記憶體裝置等)。通訊介面包含介接至固線式、無線、光學等媒體的任一者之任何機構，以與諸如記憶體匯流排介面、處理器匯流排介面、網際網路連接、磁碟控制器等之另一裝置通訊。該通訊介面能藉由提供組構參數及/或送出訊 號而被建構，以製備該通訊介面，以提供一敘述該軟體內容之資料訊號。該通訊介面能經由送至該通訊介面的一或多個命令或訊號被存取。
在此所述之各種零組件可為用於施行所敘述之操作或功能的機構。在此所述之每一零組件包含軟體、硬體、或這些的一組合。該等零組件能被施行當作軟體模組、硬體模組、特別目的之硬體(例如特定用途硬體、特定用途積體電路(ASIC)、數位訊號處理器(DSP)等)、嵌入式控制器、固線式電路系統等。
除了在此所述者以外，可在未脫離本發明之所揭示實施例及實施的範圍之前提下，對其作成各種修改。因此，在此之圖解及範例應以說明性、及非限制性之意義來解釋。本發明之範圍應僅只藉由參考隨後之申請專利範圍來判斷。
100‧‧‧插頭總成
110‧‧‧罩
120‧‧‧插頭前面護罩
122‧‧‧接點次總成
124‧‧‧接點次總成
130‧‧‧插頭背面護罩
142‧‧‧插頭透鏡次總成
144‧‧‧彈簧
146‧‧‧彈簧固持組件
150‧‧‧纜線
200‧‧‧插頭透鏡次總成
210‧‧‧插頭透鏡
212‧‧‧光學表面
214‧‧‧蓋件
216‧‧‧纖維
220‧‧‧對準凹部
300‧‧‧插座總成
310‧‧‧金屬片護罩
320‧‧‧外殼
330‧‧‧插座接點次總成
340‧‧‧插座透鏡次總成
400‧‧‧插座透鏡次總成
410‧‧‧插座透鏡
412‧‧‧蓋件
414‧‧‧對準支柱
416‧‧‧對準凸耳
418‧‧‧光學表面
420‧‧‧纖維
500‧‧‧互連
510‧‧‧插座透鏡
512‧‧‧光學表面
514‧‧‧對準特徵部位
516‧‧‧凸耳
520‧‧‧插頭透鏡
522‧‧‧光學表面
524‧‧‧對準特徵部位
526‧‧‧凹部
532‧‧‧突出部
600‧‧‧透鏡
610‧‧‧空腔
612‧‧‧L形溝槽
620‧‧‧止動表面
630‧‧‧通孔
640‧‧‧通道
650‧‧‧對準特徵部位
700‧‧‧透鏡
710‧‧‧空腔
712‧‧‧V形溝槽
720‧‧‧止動表面
730‧‧‧通孔
740‧‧‧通道
750‧‧‧對準特徵部位
800‧‧‧透鏡
810‧‧‧空腔
812‧‧‧U形溝槽
820‧‧‧止動表面
830‧‧‧通孔
840‧‧‧通道
850‧‧‧對準特徵部位
900‧‧‧透鏡
910‧‧‧光學表面
920‧‧‧止動表面
930‧‧‧盲孔
940‧‧‧通道
950‧‧‧對準特徵部位
1000‧‧‧透鏡
1010‧‧‧空腔
1020‧‧‧止動表面
1030‧‧‧通孔
1040‧‧‧通道
1050‧‧‧對準特徵部位
1060‧‧‧光學表面
1110‧‧‧透鏡本體
1120‧‧‧對準支柱
1130‧‧‧光學表面
1312‧‧‧透鏡
1314‧‧‧透鏡
1322‧‧‧纖維
1324‧‧‧纖維
1334‧‧‧平行光
1342‧‧‧散射光
1344‧‧‧平行光
1350‧‧‧焦點線
以下之敘述包含圖面之討論，並具有經由本發明之實施例的實施之範例的圖解。該等圖面應經由範例、且不經由限制而被了解。如在此所使用，對一或多個“實施例”之參考將被了解為敘述本發明的至少一項實施中所包含的特別之特色、結構、或特徵。如此，顯現在此之諸如“於一實施例中”或“於一替代實施例中”的片語敘述各種實施例及本發明之實施，且不須全部意指相同之實施例。然而，它們亦不須為彼此排斥的。
圖1係設有插頭透鏡的插頭總成之實施例的方塊圖，插頭總成具有纖維對準溝槽及對準凹部。
圖2係插頭透鏡次總成之實施例的方塊圖，次總成具有纖維對準溝槽及對準凹部。
圖3係設有插座透鏡的插座總成之實施例的方塊圖，插座總成具有纖維對準溝槽及對準支柱。
圖4係插座透鏡次總成之實施例的方塊圖，次總成具有纖維對準溝槽及對準支柱。
圖5係插頭透鏡次總成及插座透鏡次總成間之互連的實施例之方塊圖，每一透鏡次總成具有匹配的對準特徵部位。
圖6係具有L形溝槽纖維對準的透鏡次總成之實施例的方塊圖。
圖7係具有V形溝槽纖維對準的透鏡次總成之實施例的方塊圖。
圖8係具有U形溝槽纖維對準的透鏡次總成之實施例的方塊圖。
圖9係具有盲孔纖維對準的透鏡次總成之實施例的方塊圖。
圖10係具有整合式光學表面及對準特徵部位的透鏡次總成之實施例的方塊圖。
圖11A-11C說明整合式光學表面及對準特徵部位之各種實施例的方塊圖。
圖12係製造具有對準特徵部位的透鏡總成之實施例 的流程圖。
圖13係光束擴展之實施例的方塊圖。
緊接著敘述某些細節及實施，包含該等圖面之敘述，其可描述如下所敘述之一些或所有實施例，以及討論在此所呈現之本發明概念的其他潛在實施例或執行過程。本發明之實施例的概觀被提供如下，隨之參考該等圖示更詳細地敘述。
510‧‧‧插座透鏡
512‧‧‧光學表面
514‧‧‧對準特徵部位
516‧‧‧凸耳
520‧‧‧插頭透鏡
522‧‧‧光學表面
524‧‧‧對準特徵部位
526‧‧‧凹部
532‧‧‧突出部

Claims (26)

  1. 一種光學透鏡總成，包括：透鏡外殼，具有設置在該外殼上之光學透鏡，並通過該光學透鏡交換光學訊號；止動表面，其通過該光學透鏡沿著光傳播的焦點線而位在該透鏡外殼中，該止動表面使光學纖維介接至該光學透鏡；纖維對準結構，其位於該透鏡外殼中沿著焦點線鄰接該止動表面，並藉由在正交於該焦點線的至少一軸線中限制該光學纖維之側向運動，使得該光學纖維對準該光學透鏡，其中該纖維對準結構包括：盲孔，具有大約與該光學纖維相同之直徑，以限制該光學纖維之側向移動，其中該止動表面包括該盲孔的一端部；以及連接器對準機構，設置在該透鏡外殼上，使得匹配的總成沿著焦點線被動地對準該光學透鏡。
  2. 如申請專利範圍第1項之光學透鏡總成，其中設置在該外殼中之光學透鏡包括：光學透鏡，設置在該對準機構中。
  3. 如申請專利範圍第1項之光學透鏡總成，其中該纖維對準結構包括：在該透鏡外殼中之溝槽。
  4. 如申請專利範圍第3項之光學透鏡總成，其中該溝槽包括L形溝槽。
  5. 如申請專利範圍第3項之光學透鏡總成，其中該溝槽包括U形溝槽。
  6. 如申請專利範圍第3項之光學透鏡總成，其中該溝槽包括V形溝槽。
  7. 如申請專利範圍第3項之光學透鏡總成，另包括：蓋件，抵靠著該溝槽以固持該光學纖維。
  8. 如申請專利範圍第1項之光學透鏡總成，其中該連接器對準機構包括：突出部，其由該透鏡外殼垂直於該焦點線的面突出。
  9. 如申請專利範圍第1項之光學透鏡總成，其中該連接器對準機構包括：凹部，其位於該透鏡外殼垂直於該焦點線的面中。
  10. 如申請專利範圍第1項之光學透鏡總成，另包括：凸耳，由該透鏡外殼於該焦點線的平面中突出，以與該匹配的總成中之對應凹槽匹配，以限制該透鏡外殼於該平面中之樞轉。
  11. 一種光學透鏡總成，包括：透鏡外殼，具有設置在該外殼上之光學透鏡，並通過該光學透鏡交換光學訊號；止動表面，其通過該光學透鏡沿著光傳播的焦點線而位在該透鏡外殼中，該止動表面使光學纖維介接至該光學透鏡；對準機構，設置在該透鏡外殼上，使得該光學透鏡總 成被動地對準在該光學透鏡總成外部之匹配的光學連接器之匹配的光學透鏡，藉此該透鏡外殼的該光學透鏡沿著該焦點線交換光學訊號；及凸耳，由該透鏡外殼於該焦點線的平面中突出，以與匹配的該光學連接器中之對應凹槽匹配，以限制該透鏡外殼於該平面中之樞轉。
  12. 如申請專利範圍第11項之光學透鏡總成，其中該對準機構包括：突出部，其由該透鏡外殼垂直於該焦點線的面突出。
  13. 如申請專利範圍第11項之光學透鏡總成，其中該對準機構包括：凹部，其位於該透鏡外殼垂直於該焦點線的面中。
  14. 如申請專利範圍第11項之光學透鏡總成，另包括：盲孔，其位於該透鏡外殼中，具有大約與該光學纖維相同之直徑，以限制該光學纖維之側向移動，其中該盲孔的一端部係在該止動表面中。
  15. 如申請專利範圍第11項之光學透鏡總成，另包括：溝槽，其位於該透鏡外殼中沿著該焦點線鄰接該止動表面，並藉由在正交於該焦點線的至少一軸線中限制該光學纖維之側向運動，以該溝槽使該光學纖維與該光學透鏡對準。
  16. 如申請專利範圍第15項之光學透鏡總成，其中該 溝槽包括L形、U形、或V形溝槽的其中之一。
  17. 一種光學透鏡總成，包括：透鏡外殼；對準結構，設置在該透鏡外殼上，包括設置在該對準結構中之光學透鏡，並通過該光學透鏡交換光學訊號，該對準結構與光學透鏡之結合通過光學透鏡沿著光傳播的焦點線使匹配的總成被動地與光學透鏡對準；以及盲孔，其沿著該焦點線位於該透鏡外殼中，具有大約與該光學纖維相同之直徑，以在正交於該焦點線的至少一軸中限制該光學纖維之側向移動。
  18. 如申請專利範圍第17項之光學透鏡總成，另包括：溝槽，其沿著該焦點線位於該透鏡外殼中，並藉由在正交於該焦點線的至少一軸線中限制該光學纖維之側向運動，以該溝槽使光學纖維與該光學透鏡對準。
  19. 如申請專利範圍第17項之光學透鏡總成，其中該對準結構包括：突出部，其由該透鏡外殼垂直於該焦點線的面突出。
  20. 如申請專利範圍第17項之光學透鏡總成，其中該對準結構包括：凹部，其位於該透鏡外殼垂直於該焦點線的面中。
  21. 如申請專利範圍第17項之光學透鏡總成，另包括：凸耳，由該透鏡外殼於該焦點線的平面中突出，以與 該匹配的總成中之對應凹槽匹配，以限制該透鏡外殼於該平面中之樞轉。
  22. 一種製造透鏡總成之方法，包括：將整齊裂開之光學纖維插入光學透鏡次總成，其中該光學透鏡次總成包含透鏡外殼，該透鏡外殼具有設置在該外殼上之光學透鏡，並通過該光學透鏡交換光學訊號；止動表面，其通過該光學透鏡沿著光傳播的焦點線而位在該透鏡外殼中；纖維對準機構，其位於該透鏡外殼中沿著該焦點線鄰接該止動表面；及連接器對準機構，設置在該透鏡外殼上，使得匹配的總成沿著該焦點線被動地對準該光學透鏡，其中該纖維對準結構包括盲孔，具有大約與該光學纖維相同之直徑，以限制該光學纖維之側向移動，其中該止動表面包括該盲孔的一端部，及其中將該光學纖維插入該光學透鏡次總成包含將該光學纖維插入通過該盲孔，以對準並介接該光學纖維和該光學透鏡，同時在正交於該焦點線的至少一軸線中限制該光學纖維之側向運動；將該光學透鏡次總成插入連接器護罩，以於連接器中提供光學通訊通道；及將電接點接合至連接器護罩，以於該連接器中能夠有電通訊通道。
  23. 如申請專利範圍第22項之方法，其中將該光學透鏡次總成插入該連接器護罩包括：將該光學透鏡次總成插入接頭光學及電連接器插座護 罩。
  24. 如申請專利範圍第22項之方法，其中將該光學透鏡次總成插入該連接器護罩包括：將該光學透鏡次總成插入接頭光學及電連接器插頭護罩。
  25. 如申請專利範圍第22項之方法，其中將該等電接點接合至該連接器護罩包括：接合用於USB(通用序列匯排流)連接器之電接點。
  26. 如申請專利範圍第22項之方法，其中接合用於該USB連接器之電接點另包括：接合用於USB2連接器、USB3連接器、或兩者之電接點。
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