專利名稱：光學鉸接裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明一般地說涉及一種光學鉸接件，更具體地說，涉及一種光導，用于將光束從光導一部分傳輸至另一部分。
背景技術：
在便攜式電子裝置比如Nokia通信裝置中，其具有一個機械連接至鍵盤以轉動的顯示器，使得顯示器可以在一個關閉位置折疊在鍵盤上或者在一個打開位置翻離鍵盤。在這種電子裝置中，顯示器上的待顯示信息從鍵盤經由扁平電纜輸送，其中扁平電纜通常為并行數據總線。一般地，該扁平電纜連接至顯示器側電路板上的一個扁平電纜連接器，并且連接至鍵盤側電路板上的另一個扁平電纜連接器。扁平電纜包括多個承載電流的金屬導線，這些金屬導線單獨地由護套圍繞。扁平電纜連接器隨時間的過去會發(fā)生不良連接。另外，尖銳物體和腐蝕劑會意外地破壞扁平電纜，從而使顯示器與鍵盤之間的通訊中斷。此外，扁平電纜的寬度取決于導線數量。對于50銷并行總線，扁平電纜和連接器的寬度會占據顯示器、印刷電路板(PCB)和鍵盤的較大面積。
因此在便攜式電子裝置中需要有利地提供一種顯示器與鍵盤之間的光學連接，使得顯示器與鍵盤之間的數據通訊可以通過光信號而不是電信號來進行。這種光學連接可以消除與扁平電纜和扁平電纜連接器相關的問題。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于采用較小數量的光學裝置以提供兩個電路板之間的通訊連接。優(yōu)選的是，該光學裝置能夠以串行方式傳送通訊數據。
因此，本發(fā)明的第一方面是一種光學鉸接件，其用作光導以在具有發(fā)送和接收光信號的光電裝置的兩個電路板之間傳輸光信號形式的通訊數據。該光學鉸接件包括第一光學元件，具有一個用于將第一光學元件光學連接至能夠提供光束的第一光電裝置的第一空腔，以使所述光束能夠沿著第一光路傳輸通過該第一空腔；和第二光學元件，具有一個用于將第二光學元件光學連接至第二光電裝置的第二空腔，其中第二光學元件能夠相對于第一光學元件沿著一個轉動軸轉動至一個轉動角，并且其中第一光學元件具有一個第一反射表面，用于將沿著第一光路傳輸的光束沿著一第二光路射向第二光學元件，并且其中第二光學元件具有一個第二反射表面，用于使沿著第二光路傳輸的光束改變方向沿著一第三光路射向第二空腔，以使光束能夠到達第二光電裝置。
優(yōu)選地，第一和第二反射表面是全內反射表面。
優(yōu)選地，第一空腔具有一球面，用于在光束沿第一光路傳輸之前對光束聚焦。
優(yōu)選地，第一反射表面是球面，例如，用于在將光束射向第二光路的同時對光束進行聚焦。
優(yōu)選地，第一光學元件具有至少一個承窩，第二光學元件具有機械接合在所述承窩中的至少一個柱銷，以使第二光學元件可以沿著所述轉動軸相對于第一光學元件轉動。
本發(fā)明的第二方面是一種光學鉸接裝置，用于在一個具有能夠提供光束的第一光電裝置的第一電路板與一個具有第二光電裝置的第二電路板之間提供光學聯(lián)接，其中第一電路板與第二電路板機械聯(lián)接，以使第二電路板能夠沿著一個轉動軸相對于第一電路板轉動。
該光學鉸接裝置包括安裝在第一電路板上的第一光學元件；和安裝在第二電路板上的第二光學元件，其中所述第一光學元件具有一個第一交界表面，第二光學元件具有一個與第一交界表面相鄰的第二交界表面，限定有一個空氣隙，其基本上位于所述轉動軸上，并且其中第一光學元件與第一光電裝置光學連接以接收光束從而將光束通過所述空氣隙傳輸至第二光學元件，并且其中第二元件與第二光電裝置光學連接以將光束傳輸至第二光電裝置。
優(yōu)選地，第一光學元件具有一個第一空腔，用于將第一光學元件光學連接至第一光電裝置，以使光束能夠沿著第一光路傳輸通過第一空腔，并且第二光學元件具有一個第二空腔，用于將第二光學元件光學連接至第二光電裝置。
優(yōu)選地，采用多個導電導線將第一電路板和第二電路板連接至電源，以將電源提供至第一和第二光電裝置。
優(yōu)選地，第一光學元件具有一個第一反射表面，用于將沿著第一光路傳輸的光束沿著一第二光路射向第二光學元件，并且其中第二光學元件具有一個第二反射表面，用于使沿著第二光路傳輸的光束改變方向沿著一第三光路射向第二空腔，以使光束能夠到達第二光電裝置。
優(yōu)選地，第二光路平行于或基本上與所述轉動軸一致。
優(yōu)選地，第一電路板具有至少一個安裝銷，第一光學元件具有至少一個安裝孔，安裝孔與所述安裝銷接合用于將第一光學元件安裝至第一電路板。
根據本發(fā)明的第三方面，一種用于提供光學聯(lián)接的光機裝置，包括第一光電裝置，用于在所述光學聯(lián)接之上提供光束；第二光電裝置，用于在所述光學聯(lián)接之上接收所述光束；以及光學鉸接件，用于將所述光束從所述第一光電裝置導引至所述第二光電裝置，并且用于在所述光束在所述第一與所述第二光電裝置之間的傳輸過程中提供所述光學聯(lián)接的可轉動性，其中所述光學鉸接件包括一個光學連接至一第二光學元件的第一光學元件，其中所述第一光學元件相對于所述第二光學元件可以轉動以提供所述光學聯(lián)接的可轉動性。
進一步根據本發(fā)明的第三方面，通過將所述光學元件之一的至少一個柱銷插入另一個光學元件的對應的至少一個承窩，使得所述第一光學元件也機械連接至所述第二光學元件。所述至少一個柱銷和所述至少一個對應承窩對于所述光束可以是光學透明的。
進一步根據本發(fā)明的第三方面，所述第一光學元件設置在第一物體上，朝向設置在第二物體上的所述第二光學元件，第二物體通過至少一個軸連接至所述第一物體。所述第一光學元件和所述第二光學元件可以分別設置在所述第一物體和所述第二物體的接合部中的凹槽中。所述凹槽可以分別處于所述第一物體和所述第二物體的接合部中。所述第一光學元件和所述第二光學元件可以包括由空氣隙或液體光學連接的光波導。
進一步根據本發(fā)明的第三方面，所述光機裝置可以進一步包括一個或多個附加的光電裝置，用于根據所述光學聯(lián)接的轉動接收所述光束。所述第一光電元件和所述第二光電元件可以一起形成球窩接頭。另外，可以提供一個或多個附加的光電裝置用于傳送和接收波長不同于所述第一裝置(100)所提供光束的一個附加光束。
根據本發(fā)明的第四方面，一種光機裝置，用于在一個第一光電裝置與一個第二光電裝置之間提供光學聯(lián)接，其中第一光電裝置用于在所述光學聯(lián)接之上提供光束，第二光電裝置用于在所述光學聯(lián)接之上接收所述光束，該光機裝置的特征在于，一個第一光學元件光學連接至一個第二光學元件，所述第一光學元件相對于所述第二光學元件具有可轉動性，并且所述第一光學元件和所述第二光學元件一起形成一個光學鉸接件，用于在所述光束在所述第一光電裝置與所述第二光電裝置之間的傳輸過程中提供所述光學聯(lián)接的可轉動性。
進一步根據本發(fā)明的第四方面，通過將所述光學元件之一的至少一個柱銷插入另一個光學元件的對應的至少一個承窩，使得所述第一光學元件機械連接至所述第二光學元件。在所述至少一個柱銷和所述至少一個對應承窩中向所述光束提供光學透明性。所述至少一個柱銷可以機械接合在至少一個對應承窩中，以使所述第二光學元件能夠相對于第一光學元件轉動。
進一步根據本發(fā)明的第四方面，所述第一光學元件可以設置在第一物體上，朝向設置在第二物體上的所述第二光學元件，第二物體通過至少一個軸連接至所述第一物體。第一光學元件和第二光學元件可以分別設置在所述第一物體和所述第二物體的接合部中的凹槽中。第一光學元件和第二光學元件可以包括由空氣隙光學連接的光波導。另一方面，第一光學元件和第二光學元件可以包括由液體光學連接的光波導。
進一步根據本發(fā)明的第四方面，可以提供一個或多個附加的光電裝置，用于根據所述光學聯(lián)接的轉動接收所述光束。在這種情況下，第一光電元件和所述第二光電元件可以一起形成球窩接頭。在另一情況下，所述一個或多個附加的光電裝置用于傳送和接收波長不同于所述第一裝置所提供光束的一個附加光束。
在閱讀結合

圖1至9b給出的說明之后，將可以清楚地理解本發(fā)明。
附圖簡要說明圖1表示根據本發(fā)明優(yōu)選實施例的光學鉸接件的透視圖，其中所述光學鉸接件的第二光學元件可以相對于第一光學元件轉動至不同位置。
圖2表示所述光學鉸接件中光路的示意圖。
圖3表示裝配在兩個電路板上的光學鉸接件的示意圖。
圖4表示光學鉸接裝置優(yōu)選實施例的示意圖。
圖5表示光學鉸接裝置另一優(yōu)選實施例的示意圖。
圖5b表示光學鉸接裝置再一優(yōu)選實施例的示意圖。
圖5c表示光學鉸接裝置再一優(yōu)選實施例的示意圖。
圖6表示兩個電路板之間通訊聯(lián)接的示意圖。
圖7表示用于將光學鉸接件連接至電路板的光學連接裝置的示意圖。
圖8a表示所述轉動軸與所述光路之間關系的示意圖。
圖8b表示光路對接收器影響的示意圖。
圖9a表示工作在一個轉動角的光學鉸接件另一實施例的剖面圖。
圖9b表示工作在另一個轉動角的光學鉸接件的剖面圖。
本發(fā)明最佳實施方式圖1表示本發(fā)明優(yōu)選實施例的光學鉸接件1。如圖所示，光學鉸接件1具有一個第一光學元件10和一個可以沿轉動軸98轉動至角度α的第二光學元件30。轉動角通常在-90度至90度的范圍內。然而，如果需要，可以設計成使得轉動角α處于較大的范圍，直至-180度至180度。第一和第二光學元件由光學材料制成。優(yōu)選地，該材料對于所關注的光波長高度透明。例如，如果光學鉸接件1為紅外光光導，則該材料必須在紅外頻率具有較低的吸收率和散射。如圖所示，第一光學元件10具有用于將第一光學元件10光學連接至一個光電裝置的第一空腔12，以及具有用于將第二光學元件30光學連接至另一光電裝置的第二空腔32的第二光學元件30。一般地，感興趣的光電裝置為光電收發(fā)器、光發(fā)射器和光傳感器。光學鉸接件1的目的在于將連接至一個空腔的光電裝置所產生的光束(見圖2)傳送到連接至另一空腔的另一光電裝置。在該方面，光學鉸接件1用作單獨連接至兩個光學元件10和30的兩個光電裝置之間的光導、聯(lián)接或通道。
圖2表示采用光學鉸接件1的光導原理。如圖2中所示，第一光學元件10沿著轉動軸98具有一個承窩22和一個承窩24。第二光學元件30具有一個柱銷42和一個柱銷44，分別與承窩22和24可轉動地接合。為圖示目的，將作為光發(fā)射器的第一光電裝置100插入第一光學元件10的空腔12。第一光電裝置100能夠產生射向空腔表面14的光束102，空腔表面14光學平滑從而不會顯著干擾光束102的波前。優(yōu)選地，空腔表面14為曲面或球面，以便在光束102沿著第一光路或聯(lián)接部分110傳輸時對光束102進行聚焦。在光束102以足夠大的入射角照射到第一光學元件10的表面20上時，光束102在該密-疏交界處發(fā)生全內反射，從而使光束改變方向。優(yōu)選地，表面20也是球面以便在光束反射向第二光路或聯(lián)接部分112時有助于對光束102進行聚焦。表面20設計成使得光路112基本垂直于承窩22的第一密-疏交界表面18和柱銷42的第二密-疏交界表面48。表面18和表面48優(yōu)選地為平面并且對于光傳輸平滑，使得光束102在通過空氣隙90時不會遭受過多的損耗。第二光學元件30還具有一個光路改變裝置，其形式例如為反射表面40，以使光束102沿著光路102傳輸以經受全內反射。最后，光束102沿著第三光路或聯(lián)接部分114傳輸。光束112在入射至第二光學元件30的空腔32之后，由位于空腔32內作為光傳感器的第二光電裝置120加以接收。優(yōu)選地，表面34也是球面，以在光束102入射至空腔32時有助于對光束102進行聚焦。如果光路112基本上與光軸98對準，則第二光電裝置120總是可以接收由第一光電裝置100產生的光束102，而與轉動角α無關(見圖1)。因此，當使第二光學元件30相對于第一光學元件10沿著轉動軸98轉動時，光學鉸接件1用作光電裝置100和120之間的光學聯(lián)接，即使在光束于第一和第二光電裝置之間傳輸的過程中也是如此。本領域公知，光束可以承載光信號以將信息從一個光電裝置傳送至另一個光電裝置。因此，光學鉸接件1可以用作光電裝置100和120之間的通訊聯(lián)接。它提供了光學聯(lián)接部分，雖然不是在同一直線上，但是在將光束于該光學聯(lián)接之上進行導引的過程中，仍然可以相對于彼此進行光學連接并且可轉動，甚至在該光學聯(lián)接部分相對于彼此改變方向時也是如此。
應當指出，第二光電裝置120可以是一光發(fā)射器，第一光電裝置100可以是一光傳感器，用于從第二光電裝置120接收光束。替代地，光電裝置100和120都可以是用于雙向通訊的光電收發(fā)器。取決于光電裝置100和120的特性，光束102可以承載可見光頻率或紅外頻率的光波。裝置100、120可以固定地安裝在相應空腔中，一起構成一個光機裝置，或者可以安裝在其他物體上并簡單地位于相應空腔中，但仍然實際上構成一個光機裝置。
在一個電子裝置比如Nokia通信裝置中，其具有一個顯示器和一個鍵盤，機械連接使得該通信裝置可以通過將顯示器折疊在鍵盤上而關閉或者通過將顯示器翻離鍵盤而打開，顯示器安裝在一個電路板上而鍵盤安裝在另一個電路板上(見圖6)。采用光機裝置將一個電路板光學連接至另一個電路板的電子裝置在本文中稱作光學鉸接裝置。圖3表示本發(fā)明優(yōu)選實施例的光學鉸接裝置4，其中光學鉸接件1的第一光學元件10和第二光學元件30分別安裝在第一電路板210和第二電路板230上。第一光學元件10具有兩個安裝孔26，第一電路板210具有兩個用于安裝第一光學元件10的匹配安裝銷212。第一光電裝置100焊接或者用其他方式固定地安裝在第一電路板210上，使其適當地固定在空腔12中。多個導電導線214連接至第一光電裝置100以為第一光電裝置100提供電源并且向光電裝置100傳送通訊數據和由之傳送通訊數據。部分電導線214有效地連接至電源252。類似地，第二光電裝置120固定地安裝在第二電路板230上，使其適當地固定在第二光學元件30的空腔32中。多個導電導線234連接至第二光電裝置120以向第二光電裝置120傳送通訊數據和由之傳送通訊數據。此外，多個導電導線250有效地連接至電源252，用以將電源從第一電路板210傳至第二電路板230。導線250還有效連接至部分導線234以向第二光電裝置120提供電源。
圖4表示另一實施例的光學鉸接裝置4′，采用不同方式將光學鉸接件1′安裝在第一和第二物體比如電路板210和230上。第一電路板210具有外連接元件216、218，第二電路板230具有一內連接元件236。外連接元件216、218和內連接元件236由一個可以是圓柱形金屬棒的接合軸240連接，從而形成光學鉸接件242，使得第一和第二電路板210、230可以沿著轉動軸98在彼此折疊或打開。如圖所示，外連接元件218具有一個凹槽220以容納光學鉸接件1′的第一光學元件10′，內連接元件236具有一個凹槽238以容納光學鉸接件1′的第二光學元件30′。以此方式，光學鉸接件1′實際上由兩個分離元件制成第一光學元件10′和第二光學元件30′。第一和第二光學元件10′、30′的相對運動由機械鉸接件242加以控制。然而，光學鉸接件1′的功能與圖1-3中所示光學鉸接件1的功能相同。
圖5a表示再一個實施例的光學鉸接裝置4″。如圖所示，光學鉸接件1″包括一個光波導10″和一個光波導30″。光波導10″安裝在外連接元件218上，光波導30″安裝在內連接元件236上從而形成空氣隙90，該空氣隙90基本上位于轉動軸98上。光波導10″和30″分別連接至光電裝置100和120以提供光電裝置100與120之間的光學聯(lián)接。應當指出，光波導10″和30″可以減小為一個非常薄的板或者取消，如圖5b中所示。光波導可以例如是光纖。
應當指出，圖2和4中所示的空氣隙90以及圖5a和5b中所示的空氣隙90′由光學材料的兩個密-疏交界面限定。這些光學材料可以具有相同的折射率或不同的反射率。為了改善兩個密-疏交界面之間的光學連接，可以用折射率匹配液92填充空氣隙90、90′，如圖5c中所示。
采用如圖3-5c所示的光學聯(lián)接，可以將通訊信號以光學數據的形式從一個電路板上的光發(fā)射器傳送至另一個電路板上的光接收器。這樣，可以采用該光學聯(lián)接來替代通常用于在手持電子裝置中傳送通訊數據的扁平電纜。圖6表示在移動電話或通信器中的第一電路板210與第二電路板230之間傳送信號的一個可能方式。如圖所示，第一電路板210具有一鍵盤部分262和電話機264，用以處理通信數據或信號，且第二電路板230有一顯示器260。兩個電路板由一個光機鉸接件系統(tǒng)連接在一起(見圖3-5c)。通過光學連接光發(fā)射器110和光接收器120的光束102，可以將光學數據300從電話機264傳送至顯示器260。采用電導線250，可以向第二電路板230和顯示器260提供DC電源310?？梢圆捎孟嗤碾妼Ь€250將反饋信號或返回數據流320從第二電路板230傳送至第一電路板210上的電話機264。反饋信號320可以用DC電源310上部的微小AC信號的形式加以電傳送。因此，圖6表示將電信號從一個電路板傳輸至另一個電路板的原理，盡管扁平電纜已經消除。
圖7表示將光電裝置連接至光學鉸接件的光學元件的另一種方式。替代將光電裝置插入光學元件的空腔中，如圖2和3中所示，可以將一個棱鏡狀裝置70插入光學元件10的空腔12中，如圖7所示。如圖7中所示，棱鏡狀裝置70具有一個反射表面72，用于將源自光電裝置100的光束射向空氣隙90。
圖8a和8b表示光束102與光機鉸接件系統(tǒng)的轉動軸98之間的關系。如圖8a所示，光束102通過空氣隙90從一個光學元件傳輸至另一光學元件。如果光束沿著與轉動軸98基本一致的光路112傳輸，則光束會在固定點O處射到光電裝置120上，而與轉動角α無關(見圖1)。然而，如果光束沿著“離軸”光路112′傳輸，則會在至固定點O距離為r的點O′處射到光電裝置120上。如圖8b中所示，點O′的位置隨著轉動角α的變化而沿圓150改變。例如，對一個特定的轉動角α，從光發(fā)射器110發(fā)出的光束(圖8a)會只由沿著圓150設置的感光元件162接收。而如果光學鉸接件的光學元件彼此相對轉動另一個90度，則光束會只由圓150上的感光元件164接收。因此，通過在圓150上設置多個感光元件，可以根據光學鉸接件的轉動角，從一個電路板中的光發(fā)射器向另一個電路板中的不同光接收器發(fā)出不同的光學數據。在此方面，可以設計光學鉸接件使之在電子裝置打開或關閉時具有不同的功能。例如，可以采用光學鉸接件將鍵盤電路板與顯示器電路板連接以在電子裝置打開時顯示通訊數據。但是當電子裝置關閉時，可以采用同一光學鉸接件將鍵盤電路板與個人計算機加以連接。
圖9a和9b表示另一實施例的光學鉸接件401，其可以構造成球窩接頭形式。如圖所示，光學鉸接件401包括一個第一光學元件410和一個可以在二維角度范圍上相對于第一光學元件轉動的第二光學元件450。第一光學元件410包括一個球體412，由光學材料制成并與支承體414連接。球體412具有一個空腔或凹槽416，以使第一光學元件可以與第一光電收發(fā)器418光學連接。第二光學元件450包括一個與支承體454連接的半球體452。半球體452也具有與第二光電收發(fā)器458光學連接的空腔或凹槽456。球體412的表面422和半球體452的內表面463限定有一個間隙490，使得第二光學元件450可以相對于第一光學元件410轉動。凹槽416具有一個表面，可以是平面或曲面，以使光束502、504、…、508可以傳輸進入球體412。如圖9a中所示，雖然光束504、506可以通過間隙490直接射到第二光電收發(fā)器458上，但是光束502、508卻在射到第二光電收發(fā)器458之前由表面422反射。當第二光學元件450轉動角度β時，如圖9b中所示，雖然光束507、509可以通過間隙490直接射到第二光電收發(fā)器458上，但是光束503、505卻在射到第二光電收發(fā)器458之前由球面422反射。為了提高第一光學元件410與第二光學元件450之間的光學連接效率，可以對部分球面422鍍銀。表面422的鍍銀部分用數標424表示。也可以增加另外的光電發(fā)射器和/或接收器用于發(fā)射和/或接收不同波長的光束以實現對應的不同功能。
如上所述，光學鉸接件和光學鉸接裝置可以用于單向數據傳輸或雙向數據傳輸。如果采用雙向數據傳輸，則易于監(jiān)控鉸接件的狀態(tài)。例如，可以從第二電路板向第一電路板傳送一個反饋信號以指示由第二電路板的光電裝置接收的高電平。如果鉸接件斷開或損壞，則可以向第一電路板傳送一個“低光(low light)”信息以使電源切斷。因此，甚至在光束可能會由于損壞而從光學鉸接件溢出時也可以實現眼睛安全保護。另外，由于光發(fā)射器與光接收器之間的光路可以做得非常短，所以可以將用于傳送光學數據的光束強度保持在非常低的水平，以提高該電子裝置的眼睛安全特性。低光強還具有節(jié)省電池能量的優(yōu)點。
該光學鉸接件和光學鉸接裝置在數據傳送能力方面沒有任何實際限制。某些特性源自于光發(fā)射器和光接收器元件。另外，該光學鉸接件可以用于為照明目的導引光束。
應當指出，結合圖1至8b給出的說明只是用于展示該光學鉸接件和光學鉸接裝置的原理。通過此教導，可以在不偏離所公開原理的情況下作出各種改變。例如，優(yōu)選光束102在射到表面20和表面40處的密-疏交界面時經受全內反射。如果需要，也可以在表面20和表面40處鍍銀。第一光學元件10和第二光學元件30可以由玻璃或透明塑料或者對于所關注波長透明的任何適宜材料制成。光波導10″和30″可以是L形狀的，如圖5a所示，但是它們也可以不同地為直線或彎曲形狀。它們可以由光纖或小塊塑料或玻璃制成。另外，表面20(見圖2)可以是球面或非球面。
盡管本發(fā)明已經銷對其優(yōu)選實施例加以描述，但是本領域技術人員應當理解，可以在不偏離本發(fā)明精神和范圍的情況下在其形式和細節(jié)方面作出前述和各種其他改變、省略和變化。
權利要求
1.一種光學鉸接件(1)，用于在一個能夠提供光束(100)的第一光電裝置(100)與一個第二光電裝置(120)之間提供光學聯(lián)接，所述光學鉸接件包括第一光學元件(10)，具有一個第一密-疏交界表面(18)和一個用于將第一光學元件光學連接至第一光電裝置的第一空腔(12)，以使所述光束能夠通過該第一空腔傳輸向第一密-疏交界表面；和第二光學元件(20)，具有一個第二密-疏交界表面(48)和一個用于將第二光學元件光學連接至第二光電裝置的第二空腔(32)，其中所述第二光學元件能夠相對于所述第一光學元件沿著一個轉動軸(98)轉動至一個轉動角(2)，并且其中第一密-疏交界表面位于與第二密-疏交界表面相鄰的位置，從而在第一和第二光學元件之間限定有一個間隙(90)，以使光束能夠通過第一密-疏交界表面、所述間隙以及隨后的第二密-疏交界表面?zhèn)鬏斚虻诙涨欢竭_第二光電裝置。
2.如權利要求1所述的光學鉸接件，其中光束從第一空腔沿著一個第一光路(110)傳輸，并且第一光學元件進一步包括一個光路改變裝置(20)，用于將沿著第一光路傳輸的光束沿著一個不同于第一光路的第二光路(112)射向所述間隙。
3.如權利要求2所述的光學鉸接件，其中第二光學元件進一步包括又一個光路改變裝置(40)，用于將沿著第二光路傳輸的光束沿著一個不同于第二光路的第三光路(114)射向所述第二空腔。
4.如權利要求2所述的光學鉸接件，其中所述光路改變裝置包括一個反射表面。
5.如權利要求4所述的光學鉸接件，其中所述反射表面為全內反射表面。
6.如權利要求3所述的光學鉸接件，其中所述又一個光路改變裝置包括一個反射表面。
7.如權利要求6所述的光學鉸接件，其中所述又一個反射表面為全內反射表面。
8.如權利要求2所述的光學鉸接件，其中所述第一空腔具有一個曲面(14)，用于在光束沿著第一光路傳輸之前對光束進行聚焦。
9.如權利要求8所述的光學鉸接件，其中所述曲面是球面。
10.如權利要求4所述的光學鉸接件，其中所述反射表面為曲面，用于在將光束射向第二光路的同時對光束進行聚焦。
11.如權利要求10所述的光學鉸接件，其中所述曲面是球面。
12.如權利要求1所述的光學鉸接件，其中所述第一光學元件具有至少一個承窩(22、24)，所述第二光學元件具有至少一個機械接合在所述承窩中的柱銷(42、44)，以使第二光學元件可以相對于第一光學元件沿著所述轉動軸轉動。
13.如權利要求2所述的光學鉸接件，其中所述第二光路基本上與所述轉動軸一致。
14.如權利要求2所述的光學鉸接件，其中所述第二光路基本上平行于所述轉動軸，并且與該轉動軸相距一定距離，第二光電裝置依據所述轉動角具有不同的區(qū)域部分以接收所述光束。
15.如權利要求1所述的光學鉸接件，其中所述間隙是空氣隙。
16.如權利要求1所述的光學鉸接件，其中所述間隙填充有用于將第一密-疏交界表面通過折射率匹配與第二密-疏交界表面光學連接的液體。
17.一種光學鉸接裝置(4)，用于在一個具有能夠提供光束的第一光電裝置(100)的第一電路板(210)與一個具有第二光電裝置(120)的第二電路板(230)之間提供光學聯(lián)接，其中第一電路板與第二電路板機械聯(lián)接，以使第二電路板能夠沿著一個轉動軸相對于第一電路板轉動，所述光學鉸接裝置包括安裝在第一電路板上的第一光學元件(10)；和安裝在第二電路板上的第二光學元件(30)，其中所述第一光學元件具有一個第一密-疏交界表面(18)，第二光學元件具有一個與第一密-疏交界表面相鄰的第二密-疏交界表面(48)，兩密-疏交界表面限定有一個間隙(90)，并且其中第一光學元件與第一光電裝置光學連接以接收光束從而將光束通過所述間隙傳輸至第二光學元件，并且其中第二元件與第二光電裝置光學連接以將光束傳輸至第二光電裝置。
18.如權利要求17所述的光學鉸接裝置，其中所述間隙基本上位于所述轉動軸處。
19.如權利要求17所述的光學鉸接裝置，其中所述間隙是空氣隙。
20.如權利要求17所述的光學鉸接裝置，其中所述間隙填充有用于將第一密-疏交界表面通過折射率匹配與第二密-疏交界表面光學連接的液體。
21.如權利要求17所述的光學鉸接裝置，其中所述第一光學元件包括一第一空腔(12)，用于將第一光學元件光學連接至第一光電裝置，以使所述光束能夠通過該第一空腔沿著一個第一光路傳輸；和一第一光路改變裝置(20)，用于將來自所述第一光路的光束沿著一個第二光路導引通過所述間隙，并且其中第二元件具有一個第二光路改變裝置(40)，以使傳輸通過所述空氣隙的光束朝向所述第二元件中的第二空腔改變方向，從而使所述光束能夠沿著一個第三光路到達所述第二空腔中的第二光電裝置。
22.如權利要求21所述的光學鉸接裝置，其中所述第一裝置包括一個反射表面。
23.如權利要求21所述的光學鉸接裝置，其中所述第一裝置包括一個全內反射表面。
24.如權利要求21所述的光學鉸接裝置，其中所述第二裝置包括一個反射表面。
25.如權利要求21所述的光學鉸接裝置，其中所述第二裝置包括一個全內反射表面。
26.如權利要求21所述的光學鉸接裝置，其中所述第一空腔具有一個球面，用于在光束沿著第一光路傳輸之前對光束進行聚焦。
27.如權利要求22所述的光學鉸接裝置，其中所述反射表面具有一個球面，用于在將光束射向第二光路的時對光束進行聚焦。
28.如權利要求21所述的光學鉸接裝置，其中所述第二光路基本上與所述轉動軸一致。
29.如權利要求21所述的光學鉸接裝置，其中所述第二光路基本上平行于所述轉動軸。
30.如權利要求21所述的光學鉸接裝置，其中所述第一電路板具有至少一個安裝銷，并且所述第一光學元件具有至少一個安裝孔，與所述安裝銷接合用于將第一光學元件安裝至第一電路板。
31.如權利要求21所述的光學鉸接裝置，其中所述光束能夠承載通訊數據，并且其中第一電路板進一步包括與第一光電裝置連接的數據線，第二電路板進一步包括與第二光電裝置連接的數據線，以使第一電路板能夠通過經由所述光束傳送通訊數據而與第二電路板通訊。
32.如權利要求21所述的光學鉸接裝置，其中所述第一光電裝置包括光發(fā)射器。
33.如權利要求21所述的光學鉸接裝置，其中所述第一光電裝置包括光接收器。
34.如權利要求21所述的光學鉸接裝置，其中所述第二光電裝置為光傳感器。
35.如權利要求21所述的光學鉸接裝置，其中所述第二光電裝置包括能夠向第一光電裝置發(fā)射再一個光束的光收發(fā)器。
36.如權利要求21所述的光學鉸接裝置，其中所述光束承載有紅外頻率的光波。
37.如權利要求21所述的光學鉸接裝置，其中所述第一光學元件包括光波導。
38.如權利要求21所述的光學鉸接裝置，其中所述第二光學元件包括光波導。
39.一種用于提供光學聯(lián)接的光機裝置，包括第一光電裝置(100)，用于在所述光學聯(lián)接之上提供光束(102)；第二光電裝置(120)，用于在所述光學聯(lián)接之上接收所述光束；以及光學鉸接件(1)，用于將所述光束從所述第一光電裝置導引至所述第二光電裝置，并且用于在所述光束在所述第一光電裝置與所述第二光電裝置之間的傳輸過程中提供所述光學聯(lián)接的可轉動性，其中所述光學鉸接件包括一個光學連接至一第二光學元件的第一光學元件，其中所述第一光學元件相對于所述第二光學元件可以轉動以提供所述光學聯(lián)接的可轉動性。
40.如權利要求39所述的裝置，其中通過將所述光學元件之一的至少一個柱銷(42、44)插入另一個光學元件的對應的至少一個承窩(22、24)，使得所述第一光學元件也機械連接至所述第二光學元件。
41.如權利要求40所述的裝置，其中所述至少一個柱銷和所述至少一個對應承窩對于所述光束是光學透明的。
42.如權利要求39所述的裝置，其中所述第一光學元件具有至少一個承窩(22、24)，第二光學元件具有機械接合在所述承窩中的至少一個柱銷(42、44)，以使第二光學元件能夠相對于第一光學元件轉動。
43.如權利要求39所述的裝置，其中所述第一光學元件(10′)設置在第一物體(210)上，朝向設置在第二物體(230)上的所述第二光學元件(30′)，第二物體通過至少一個軸(240)連接至所述第一物體。
44.如權利要求39所述的裝置，其中所述第一光學元件(10′)和所述第二光學元件(30′)分別設置在所述第一物體(210)和所述第二物體(230)的接合部(218、236)中的凹槽(220、238)中。
45.如權利要求41所述的裝置，其中所述第一光學元件(10′)和所述第二光學元件(30′)分別設置在所述第一物體(210)和所述第二物體(230)的接合部(218、236)中的凹槽(220、238)中。
46.如權利要求43所述的裝置，其中所述第一光學元件(10″)和所述第二光學元件(30″)包括由空氣隙(90′)光學連接的光波導。
47.如權利要求43所述的裝置，其中所述第一光學元件(10″)和所述第二光學元件(30″)包括由液體光學連接的光波導。
48.如權利要求39所述的裝置，進一步包括一個或多個附加的光電裝置(162、164)，用于根據所述光學聯(lián)接的轉動接收所述光束。
49.如權利要求48所述的裝置，其中所述第一光電元件(410)和所述第二光電元件(450)一起形成球窩接頭(401)。
50.如權利要求39所述的裝置，進一步包括一個或多個附加的光電裝置，用于傳送和接收波長不同于所述第一裝置(100)提供的所述光束(102)的一個附加光束。
51.一種光機裝置，用于在一第一光電裝置(100)與一第二光電裝置(120)之間提供光學聯(lián)接，其中第一光電裝置(100)用于在所述光學聯(lián)接之上提供光束(102)，第二光電裝置(120)用于在所述光學聯(lián)接之上接收所述光束，其特征在于，一第一光學元件(10)光學連接至一第二光學元件，通過所述第一光學元件相對于所述第二光學元件的可轉動性，并且通過所述第一光學元件和所述第二光學元件一起形成一個光學鉸接件(1)，用于所述光束在所述第一光電裝置與所述第二光電裝置之間的傳輸過程中提供所述光學聯(lián)接的可轉動性。
52.如權利要求51所述的裝置，其特征在于通過將所述光學元件之一的至少一個柱銷(42、44)插入另一個光學元件的對應的至少一個承窩(22、24)，使得所述第一光學元件機械連接至所述第二光學元件。
53.如權利要求52所述的裝置，其特征在于在所述至少一個柱銷和所述至少一個對應承窩中對所述光束具有光學透明性。
54.如權利要求51所述的裝置，其特征在于具有至少一個承窩(22、24)的所述第一光學元件與具有至少一個柱銷(42、44)的所述第二光學元件在承窩中機械接合，使得所述第二光學元件能夠相對于第一光學元件轉動。
55.如權利要求51所述的裝置，其特征在于所述第一光學元件(10′)設置在第一物體(210)上，朝向設置在第二物體(230)上的所述第二光學元件(30′)，第二物體通過至少一個軸(240)連接至所述第一物體。
56.如權利要求51所述的裝置，其中所述第一光學元件(10′)和所述第二光學元件(30′)分別設置在所述第一物體(210)和所述第二物體(230)的接合部(218、236)中的凹槽(220、238)中。
57.如權利要求52所述的裝置，其特征在于所述第一光學元件(10′)和所述第二光學元件(30′)分別設置在所述第一物體(210)和所述第二物體(230)的接合部(218、236)中的凹槽(220、238)中。
58.如權利要求55所述的裝置，其特征在于所述第一光學元件(10″)和所述第二光學元件(30″)包括由空氣隙(90′)光學連接的光波導.
59.如權利要求55所述的裝置，其特征在于所述第一光學元件(10″)和所述第二光學元件(30″)包括由液體光學連接的光波導。
60.如權利要求51所述的裝置，其特征在于包括一個或多個附加的光電裝置(162、164)，用于根據所述光學聯(lián)接的轉動接收所述光束。
61.如權利要求60所述的裝置，其特征在于所述第一光電元件(410)和所述第二光電元件(450)一起形成球窩接頭(401)。
62.如權利要求51所述的裝置，其特征在于包括一個或多個附加的光電裝置，用于傳送和接收波長不同于所述第一裝置(100)所提供的所述光束(102)的一個附加光束。
全文摘要
一種光學鉸接件(1)和一種光學鉸接裝置(4)，用于在單獨的電路板(210、230)上的光電裝置(100、120)之間提供可轉動的光學聯(lián)接。光學鉸接件具有一第一光學元件(30)和一第二光學元件(10)，它們由空氣隙(90)分離，其中在光束在該光學聯(lián)接之上通過所述鉸接件傳輸的過程中，一個光學元件可以沿著一轉動軸(98)相對于另一個光學元件轉動。
文檔編號H04B10/13GK1486547SQ01818279
公開日2004年3月31日 申請日期2001年8月21日 優(yōu)先權日2000年9月5日
發(fā)明者J·諾西艾寧, T·凱庫蘭塔, M·肖普, J 諾西艾寧, 飫妓 申請人:諾基亞有限公司