可见光连接器通信介面、扩充基座及电子装置的制作方法

可见光连接器通信介面、扩充基座及电子装置
【技术领域】
1.本发明是关于一种可见光连接器通信介面、扩充基座、及电子装置，特别是指一种完全无需实体接触端口的可见光连接器通信介面、扩充基座、及电子装置。


背景技术：

2.光照上网技术(light fidelity,lifi)是一种利用可见光通信技术(visible light communication,vlc)实现网际网络资讯传输的技术。顾名思义，光照上网技术就是以各种可见光源(如荧光灯、led光源)作为信号发射源完成无线数据传输的技术。
3.目前lifi的技术一般多采用白光led作为主要光源，通过调节led光的输出数据进行编码，利用高速光脉冲作为载波的介质以无线方式传输信息。由于一般可见光频率大致介于400thz(波长780nm)至800thz(波长375nm)之间，lifi具有高频宽(其频宽为wifi的一万倍)的优势，除此之外，lifi同时具有高安全性(室内电脑、行动终端资讯不会泄漏到室外)、及节能健康等优势功效，可应用于物联网、车联网、智能家庭、水下通信等，其用途相当广泛。
4.lifi的技术原理主要是利用高速光脉冲实现数据的无线传输，通过于led光源加装控制晶片，从而控制led光源的高速闪烁，然后根据不同闪烁速率对电信号进行信息调制编码(encryption)，并将编码后的信号以数位信号的“0”以及“1”输出至led光源，借以由该led光源转换成光信号以闪烁的形式输出。
5.在接收端(rx)的部分，光感测器(例如光敏电阻、光电二极体)于接收到闪烁的光信号时，将该光信号通过光电转换将类比信号转换为数位信号，并通过解码器将所接收到的信号解译(decryption)为原始数据。通过上述的技术实现上网功能。


技术实现要素：

6.现存的实体连接端口的设计，均有所谓插拔寿命的限制。实体端子一般而言在每次插拔的动作下都会造成或多或少的耗损。例如以pogopin而言，基于pogopin的原始设计在使用上经常容易产生磨耗，且因各种docking的夹持方式差异很有可能会造成磨耗的差异，在长期使用下容易有传输信号不良甚或烧毁的问题。此外，在docking的设计下，因为端子经常会有对不准的情事，且docking必须负担电子装置的重量，对于实体端子的负担更会加剧。
7.为了解决上述的问题，本发明提供一种可见光连接器通信介面包括一扩充基座、以及一电子装置。该扩充基座包括一基座本体、以及一设置于该基座本体上的第一定位单元。该基座本体内设置有一第一通信模块以及一无线电源供应模块，并于该基座本体上设置有一电性连接于该第一通信模块以将该第一通信模块的电信号转换为光信号的可见光发送端口。该电子装置包括一装置本体、以及一设置于该装置本体上的第二定位单元。该装置本体内设置有一第二通信模块以及一无线电源接收模块，并于该装置本体上设置有一电性连接于该第二通信模块以将所接收到的光信号转换为电信号并传送至该第二通信模块
的可见光接收端口。该电子装置的该第二定位单元与该扩充基座的第一定位单元配合固定以令该可见光接收端口配合对准至该可见光发送端口以及该无线电源接收模块落入至该无线电源供应模块所构成的充电区域。
8.本发明的另一目的，在于提供一种可见光连接器通信介面包括一扩充基座、以及一电子装置。该扩充基座包括一基座本体、以及一设置于该基座本体上的第一定位单元。该基座本体内设置有一第一通信模块以及一无线电源供应模块，并于该基座本体上设置有一电性连接于该第一通信模块以将所接收到的光信号转换为电信号并传送至该第一通信模块的可见光接收端口。该电子装置包括一装置本体、以及一设置于该装置本体上的第二定位单元。该装置本体内设置有一第二通信模块以及一无线电源接收模块，并于该装置本体上设置有一电性连接于该第二通信模块以将该第二通信模块的电信号转换为光信号的可见光发送端口。该电子装置的该第二定位单元与该扩充基座的第一定位单元配合固定以令该可见光接收端口配合对准至该可见光发送端口以及该无线电源接收模块落入至该无线电源供应模块所构成的充电区域。
9.本发明的另一目的，在于提供一种扩充基座包括一基座本体以及一设置于该基座本体上的定位单元。该基座本体内设置有一第一通信模块以及一无线电源供应模块，并于该基座本体上设置有一电性连接于该第一通信模块以将该第一通信模块的电信号转换为光信号的可见光发送端口及/或一电性连接于该第一通信模块以将所接收到的光信号转换为电信号并传送至该第一通信模块的可见光接收端口。
10.本发明的另一目的，在于提供一种电子装置包括一装置本体以及一设置于该装置本体上的定位单元。该装置本体内设置有一第二通信模块以及一无线电源接收模块，并于该装置本体上设置有一电性连接于该第二通信模块以将所接收到的光信号转换为电信号并传送至该第二通信模块的可见光接收端口及/或一电性连接于该第二通信模块以将该第二通信模块的电信号转换为光信号的可见光发送端口。
11.因此，本发明比起现有技术具有以下的优势功效：
12.1.本发明的配置完全省去了docking的实体连接端口，由于无实体的电性连接因此不会产生机构磨耗所导致的磨耗、接触不良、短路、甚或烧pin的问题。
13.2.本发明通过lifi的方式传输资料，通过光波传输的方式难以被骇客入侵撷取资讯，可以有效的提升资料的安全性。
14.3.本发明仅需通过低瓦数的led光源发光传输，可以达到节能省电的效果。
15.4.本发明利用光的传输而非电磁波传输，长期而言可以避免电磁波对于人体的伤害，相对于使用电磁波传递资讯更为健康。
16.5.本发明相较于现有的实体介面(例如pogopin docking)具有通信不中断的效果，相较于实体传输端子若震动过大或偏位就会造成信号断讯的问题，本发明使用光波传输即便震动过大，也能通过光的绕射特性使信号不会中断。
【附图说明】
17.图1为本发明第一实施例的方框示意图。
18.图2为本发明第一实施例的使用状态示意图。
19.图3为本发明第一实施例的部分剖面示意图。
20.图4为本发明第二实施例的方框示意图。
21.图5为本发明第三实施例的方框示意图。
【具体实施方式】
22.有关本发明的详细说明及技术内容，现就配合图式说明如下。再者，本发明中的图式，为说明方便，其比例未必照实际比例绘制，这些图式及其比例并非用以限制本发明的范围，在此先行叙明。
23.本文中所称的“包含或包括”意指不排除一或多个其他组件、步骤、操作和/或元素的存在或添加至所述的组件、步骤、操作和/或元素。“一”意指该物的语法对象为一或一个以上(即，至少为一)。
24.以下针对本发明的一较佳实施例进行说明，请参阅图1，为本发明第一实施例的方框示意图，如图所示：
25.本实施例揭示一种可见光连接器通信介面100，该可见光连接器通信介面100主要包括一扩充基座10、以及一配合该扩充基座10设置的电子装置20。
26.所述的扩充基座(docking station)主要是做为装置的扩展端口，用以将插入的电子装置10扩充连接至其他外围设备。于具体可行的实施例中，该扩充基座10可以用于任意的电气设备上，例如无线电话基座、音响、时钟、电视盒、印表机、集线器(hub)、分接器、游戏主机、滑鼠座、电脑主机、笔电充电座、平板充电座、耳机充电座或是其他任意同时具有供电及信号收发需求的电器设备等；该电子装置20可以为任意的分离式或可携式电子装置(例如电话、行动电话、平板、笔记型电脑等)或穿戴式装置(例如智能手环、智能手表、智能项圈、智能眼镜、智能头盔、耳机等)，用以配合该扩充基座10设置，并通过该扩充基座10连接至上述的装置以实现扩充的功能。
27.所述的扩充基座10主要包括一基座本体11、以及一设置于该基座本体11上的第一定位单元13。该基座本体11内设置有一第一通信模块111、一无线电源供应模块115、以及一控制器116，并于该基座本体11上设置有一电性连接于该第一通信模块111以将该第一通信模块111的电信号转换为光信号的可见光发送端口114。于一可行的实施例中，该可见光发送端口114可以为但不限定于led灯、或雷射晶片(laser diode,ld)等，于本发明中不予以限制。
28.所述的电子装置20包括一装置本体21、以及一设置于该装置本体21上的第二定位单元23。该装置本体21内设置有一第二通信模块211、一无线电源接收模块215、一处理器216、以及一电池模块217，并于该装置本体21上设置有一电性连接于该第二通信模块211以将所接收到的光信号转换为电信号并传送至该第二通信模块211的可见光接收端口214。于一可行的实施例中，该可见光接收端口214可以为但不限定于光感测器，例如光电二极体(photodiode,pd)、或光敏电阻(photoresistor)等，于本发明中不予以限制。
29.该扩充基座10的第一通信模块111与该电子装置20的第二通信模块211主要是通过可见光通信技术(visible light communications,vlc)通过该扩充基座10的可见光发送端口114发出的明暗闪烁信号实现信息传输。
30.该控制器116及该处理器216例如可以是中央处理器(central processing unit,cpu)、或是其他可程式化的一般用途或特殊用途的微处理器(microprocessor)、数位信号
处理器(digital signal processor,dsp)、可程式化控制器、特殊应用积体电路(application specific integrated circuits,asic)、可程式化逻辑装置(programmable logic device,pld)或其他类似装置或这些装置的组合。于本实施例中，处理器用以载入储存单元内的程式，借以完成眼部追踪以及眼部追踪的校正方法。该第一通信模块111及该第二通信模块211可以是用于可见光通信的任意通信晶片，用以驱动该可见光发送端口114及该可见光接收端口214工作，于本发明中不予以限制。
31.该控制器116连接至该第一通信模块111，用以输出信号至该第一通信模块111，并通过第一通信模块111
→
可见光发送端口114
→
可见光接收端口214
→
处理器216，借此将对应的控制指令传送至该处理器216。于一可行的实施例中，该第一通信模块111包括一连接至该可见光发送端口114的数位-类比转换器(digital analog converter,dac)112、以及一连接至该数位-类比转换器112的信号调变器(encoder)113，该控制器116所输出的信号通过信号调变器113编码过后，再通过数位-类比转换器(digital analog converter,dac)112转换为类比信号输出至该可见光发送端口114，以通过该可见光发送端口114将电信号转换为光信号输出；该第二通信模块211包括一连接至该可见光接收端口214的类比-数位转换器(analog digital converter,adc)212、以及一连接至该类比-数位转换器212的信号解调变器(decoder)213，该可见光接收端口214于接收到光信号时，将该光信号转换为电信号后输出至该类比-数位转换器212，通过该类比-数位转换器212将信号转换为数位信号后通过该信号解调变器213解调为原始信号后输出至该处理器216，以通过该处理器216执行指令。
32.该无线电源供应模块115可以通过天线或线圈于特定的区域产生电场、磁场及电磁波，通过发射器把电能转换成相对应场的能量状态以形成充电区域。该无线供电的方式例如可以为但不限定于感应供电以及共振供电两种方式，于本发明中不予以限制。该无线电源接收模块215耦合至该无线电源供应模块115，用以在无线电源供应模块115所产生的场域范围内与该无线电源供应模块115耦合，以获取电能，该无线电源供应模块115所接收到的电能用以对电池模块217进行充电。该无线电源供应模块115及该无线电源接收模块215分别包括有电源管理晶片、以及天线(或线圈)及用以驱动该天线(或线圈)的驱动电路。
33.以下请一并参阅图2，为本发明第一实施例的使用状态示意图，如图所示：
34.为了让电子装置20于插入(docking)该扩充基座10上时，可见光发送端口114能够正确的耦合至该可见光接收端口214的位置，该第一定位单元13及该第二定位单元23的位置配置为两者相互配合固定时，该可见光发送端口114恰巧对准至该可见光接收端口214的位置，同时该无线电源接收模块213落入至该无线电源供应模块113所构成的充电区域a1，借此同时达成信号及电源的耦合。
35.于一可行的实施例中，该扩充基座10的第一定位单元13可以为一插件，该电子装置20的第二定位单元23则为对应至该插件的插槽，通过将插件插入至该插槽将电子装置20固定于该扩充基座10上，同时通过插件及插槽的相互干涉关使可见光发送端口114对准至该可见光接收端口214、同时该无线电源接收模块213落入至充电区域a1；基于上面的配置中，亦可配置为该扩充基座10的第一定位单元13可以为一插槽、该电子装置20的第二定位单元23则为对应至该插槽的插件，于本发明中不予以限制。除上述实施例外，该第一定位单元13及第二定位单元23亦可以为任意的锁定结构，例如卡扣结构、嵌合结构、磁吸结构、锁
螺结构等，于本发明中不予以限制。
36.请一并参阅图3，本发明第一实施例的部分剖面示意图，如图所示：
37.为方便说明及理解技术特征的内容，图3仅揭示该扩充基座10及该电子装置20上对应于可见光发送端口114及可见光接收端口214的剖面示意图。于一可行的实施例中，该扩充基座10上对应于该可见光发送端口114的位置设置有第一槽状结构s1，该电子装置20上对应于该可见光接收端口214的位置设置有第二槽状结构s2。其中，该可见光发送端口114设置于该第一槽状结构s1的底侧，该可见光接收端口214设置于该第二槽状结构s2的底侧，借此通过该第一槽状结构s1及该第二槽状结构s2使该可见光发送端口114及该可见光接收端口214于耦合状态时仍保持一适当距离。
38.于一可行的实施例中，该第一槽状结构s1的开口位置以及该第二槽状结构s2的开口位置上可以设置保护片p1、p2，用以保护该第一槽状结构116内的该可见光发送端口114以及该第二槽状结构216内的该可见光接收端口214。于另一可行的实施例中，该保护片p1、p2亦可以由滤光片所取代，用以滤除特定波长的光(例如环境光源)，借此减少干扰。
39.以下针对本发明第二实施例进行说明，本实施例与第一实施例的主要差异在于接收端口及发送端口配置位置的变更，其余相同部分以下即不再予以赘述。请一并参阅图4，本发明第二实施例的方框示意图，如图所示：
40.本实施例揭示一种可见光连接器通信介面200，该可见光连接器通信介面200主要包括一扩充基座10a、以及一配合该扩充基座10a设置的电子装置20a。
41.所述的扩充基座10a主要包括一基座本体11a、以及一设置于该基座本体11a上的第一定位单元13a。该基座本体11a内设置有一第一通信模块111a、一无线电源供应模块115a、以及一控制器116a，并于该基座本体11a上设置有一电性连接于该第一通信模块111a以将所接收到的光信号转换为电信号并传送至该第一通信模块111a的可见光接收端口114a。于一可行的实施例中，该可见光接收端口114a可以为但不限定于光感测器，例如光电二极体(photodiode,pd)、或光敏电阻(photoresistor)等，于本发明中不予以限制。
42.所述的电子装置20a包括一装置本体21a、以及一设置于该装置本体21a上的第二定位单元23a。该装置本体21a内设置有一第二通信模块211a、一无线电源接收模块215a、一处理器216a、以及一电池模块217a，并于该装置本体21上设置有一电性连接于该第二通信模块211a以将该第二通信模块211a的电信号转换为光信号的可见光发送端口214a。于一可行的实施例中，该可见光发送端口214a可以为但不限定于led灯、或雷射晶片(laser diode,ld)等，于本发明中不予以限制。
43.该无线电源供应模块115a可以通过天线或线圈于特定的区域产生电场、磁场及电磁波，通过发射器把电能转换成相对应场的能量状态以形成充电区域。该无线供电的方式例如可以为但不限定于感应供电以及共振供电两种方式，于本发明中不予以限制。该无线电源接收模块215a耦合至该无线电源供应模块115a，用以在无线电源供应模块115a所产生的场域范围内与该无线电源供应模块115a耦合，以获取电能，该无线电源供应模块115a所接收到的电能用以对电池模块217a进行充电。该无线电源供应模块115a及该无线电源接收模块215a分别包括有电源管理晶片、以及天线(或线圈)及用以驱动该天线(或线圈)的驱动电路。
44.于本实施例中，信号传递与第一实施例的方向相反。该处理器216a连接至该第二
通信模块211a，用以输出信号至第二通信模块211a，并通过第二通信模块211a
→
可见光发送端口214a
→
可见光接收端口114a
→
控制器116a，借此将对应的控制指令传送至该控制器116a。于一可行的实施例中，该第二通信模块211a包括一连接至该可见光发送端口214a的数位-类比转换器(digital analog converter,dac)212a、以及一连接至该数位-类比转换器212a的信号调变器(encoder)213a，该处理器216a所输出的信号通过信号调变器213a编码过后，再通过数位-类比转换器(digital analog converter,dac)212a转换为类比信号输出至该可见光发送端口214a，以通过该可见光发送端口214a将电信号转换为光信号输出；该第一通信模块111a包括一连接至该可见光接收端口114a的类比-数位转换器(analog digital converter,adc)112a、以及一连接至该类比-数位转换器112a的信号解调变器(decoder)113a，该可见光接收端口114a于接收到光信号时，将该光信号转换为电信号后输出至该类比-数位转换器112a，通过该类比-数位转换器112a将信号转换为数位信号后通过该信号解调变器113a解调为原始信号后输出至该控制器116a，以通过该控制器116a执行指令。
45.以下针对本发明第三实施例进行说明，本实施例与第一实施例及第二实施例的主要差异在于接收端口及发送端口配置位置的变更，其余相同部分以下即不再予以赘述。请一并参阅图5，本发明第三实施例的方框示意图，如图所示：
46.本实施例揭示一种可见光连接器通信介面300，该可见光连接器通信介面300主要包括一扩充基座10b、以及一配合该扩充基座10b设置的电子装置20b。
47.所述的扩充基座10b主要包括一基座本体11b、以及一设置于该基座本体11b上的第一定位单元13b。该基座本体11b内设置有一第一通信模块111b、115b、一无线电源供应模块119b、以及一控制器120b，并于该基座本体11b上设置有一电性连接于该第一通信模块111b以将该第一通信模块111b的电信号转换为光信号的可见光发送端口114b、以及一电性连接于该第一通信模块115b以将所接收到的光信号转换为电信号并传送至该第一通信模块115b的可见光接收端口118b。于一可行的实施例中，该可见光发送端口114b可以为但不限定于led灯、或雷射晶片(laser diode,ld)等；该可见光接收端口118b可以为但不限定于光感测器，例如光电二极体(photodiode,pd)、或光敏电阻(photoresistor)等，于本发明中不予以限制。
48.所述的电子装置20b包括一装置本体21b、以及一设置于该装置本体21b上的第二定位单元23b。该装置本体21b内设置有一第二通信模块211b、215b、一无线电源接收模块219b、一处理器220b、以及一电池模块221b，并于该装置本体21b上设置有一电性连接于该第二通信模块211b以将所接收到的光信号转换为电信号并传送至该第二通信模块211b的可见光接收端口214b、以及一电性连接于该第二通信模块215b以将该第二通信模块215b的电信号转换为光信号的可见光发送端口218b。于一可行的实施例中，该可见光接收端口214b可以为但不限定于光感测器，例如光电二极体(photodiode,pd)、或光敏电阻(photoresistor)等，于本发明中不予以限制；该可见光发送端口218b可以为但不限定于led灯、或雷射晶片(laser diode,ld)等，于本发明中不予以限制。
49.该无线电源供应模块119b可以通过天线或线圈于特定的区域产生电场、磁场及电磁波，通过发射器把电能转换成相对应场的能量状态以形成充电区域。该无线供电的方式例如可以为但不限定于感应供电以及共振供电两种方式，于本发明中不予以限制。该无线
电源接收模块219b耦合至该无线电源供应模块119b，用以在无线电源供应模块119b所产生的场域范围内与该无线电源供应模块119b耦合，以获取电能，该无线电源供应模块119b所接收到的电能用以对电池模块221b进行充电。该无线电源供应模块119b及该无线电源接收模块219b分别包括有电源管理晶片、以及天线(或线圈)及用以驱动该天线(或线圈)的驱动电路。
50.于本实施例中，信号传递为双向传输。该控制器120b连接至该第一通信模块111b，用以输出信号至该第一通信模块111b，并通过第一通信模块111b
→
可见光发送端口114b
→
可见光接收端口214b
→
处理器220b，借此将对应的控制指令传送至该处理器220b。于一可行的实施例中，该第一通信模块111b包括一连接至该可见光发送端口114b的数位-类比转换器(digital analog converter,dac)112b、以及一连接至该数位-类比转换器112b的信号调变器(encoder)113b，该控制器120b所输出的信号通过信号调变器113b编码过后，再通过数位-类比转换器(digital analog converter,dac)112b转换为类比信号输出至该可见光发送端口114b，以通过该可见光发送端口114b将电信号转换为光信号输出；该第二通信模块211b包括一连接至该可见光接收端口214b的类比-数位转换器(analog digital converter,adc)212b、以及一连接至该类比-数位转换器212b的信号解调变器(decoder)213b，该可见光接收端口214b于接收到光信号时，将该光信号转换为电信号后输出至该类比-数位转换器212b，通过该类比-数位转换器212b将信号转换为数位信号后通过该信号解调变器213b解调为原始信号后输出至该处理器220b，以通过该处理器220b执行指令。
51.该处理器220b连接至该第二通信模块215b，用以输出信号至第二通信模块215b，并通过第二通信模块215b
→
可见光发送端口218b
→
可见光接收端口118b
→
控制器120b，借此将对应的控制指令传送至该控制器120b。于一可行的实施例中，该第二通信模块215b包括一连接至该可见光发送端口218b的数位-类比转换器(digital analog converter,dac)216b、以及一连接至该数位-类比转换器216b的信号调变器(encoder)217b，该处理器220b所输出的信号通过信号调变器217b编码过后，再通过数位-类比转换器(digital analog converter,dac)216b转换为类比信号输出至该可见光发送端口218b，以通过该可见光发送端口218b将电信号转换为光信号输出；该第一通信模块115b包括一连接至该可见光接收端口118b的类比-数位转换器(analog digital converter,adc)116b、以及一连接至该类比-数位转换器116b的信号解调变器(decoder)117b，该可见光接收端口118b于接收到光信号时，将该光信号转换为电信号后输出至该类比-数位转换器116b，通过该类比-数位转换器116b将信号转换为数位信号后通过该信号解调变器117b解调为原始信号后输出至该控制器120b，以通过该控制器120b执行指令。
52.综上所述，本发明的配置完全省去了docking的实体连接端口，由于无实体的电性连接因此不会产生机构磨耗所导致的磨耗、接触不良、短路、甚或烧pin的问题。此外，本发明通过lifi的方式传输资料，通过光波传输的方式难以被骇客入侵撷取资讯，可以有效的提升资料的安全性。此外，本发明仅需通过低瓦数的led光源发光传输，可以达到节能省电的效果。此外，本发明利用光的传输而非电磁波传输，长期而言可以避免电磁波对于人体的伤害，相对于使用电磁波传递资讯更为健康。此外，本发明相较于现有的实体介面(例如pogopin docking)具有通信不中断的效果，相较于实体传输端子若震动过大或偏位就会造成信号断讯的问题，本发明使用光波传输即便震动过大，也能通过光的绕射特性使信号不
会中断。
53.以上已将本发明做一详细说明，但是以上所述者，仅为本发明的一较佳实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应仍属本发明的专利涵盖范围内。