专利名称：光学铰接装置的制作方法
技术领域：
本发明一般地说涉及一种光学铰接件，更具体地说，涉及一种光导，用于将光束从光导一部分传输至另一部分。
背景技术：
在便携式电子装置比如Nokia通信装置中，其具有一个机械连接至键盘以转动的显示器，使得显示器可以在一个关闭位置折叠在键盘上或者在一个打开位置翻离键盘。在这种电子装置中，显示器上的待显示信息从键盘经由扁平电缆输送，其中扁平电缆通常为并行数据总线。一般地，该扁平电缆连接至显示器侧电路板上的一个扁平电缆连接器，并且连接至键盘侧电路板上的另一个扁平电缆连接器。扁平电缆包括多个承载电流的金属导线，这些金属导线单独地由护套围绕。扁平电缆连接器随时间的过去会发生不良连接。另外，尖锐物体和腐蚀剂会意外地破坏扁平电缆，从而使显示器与键盘之间的通讯中断。此外，扁平电缆的宽度取决于导线数量。对于50销并行总线，扁平电缆和连接器的宽度会占据显示器、印刷电路板(PCB)和键盘的较大面积。
因此在便携式电子装置中需要有利地提供一种显示器与键盘之间的光学连接，使得显示器与键盘之间的数据通讯可以通过光信号而不是电信号来进行。这种光学连接可以消除与扁平电缆和扁平电缆连接器相关的问题。
发明内容
本发明的目的在于采用较小数量的光学装置以提供两个电路板之间的通讯连接。优选的是，该光学装置能够以串行方式传送通讯数据。
因此，本发明的第一方面是一种光学铰接件，其用作光导以在具有发送和接收光信号的光电装置的两个电路板之间传输光信号形式的通讯数据。该光学铰接件包括第一光学元件，具有一个用于将第一光学元件光学连接至能够提供光束的第一光电装置的第一空腔，以使所述光束能够沿着第一光路传输通过该第一空腔；和第二光学元件，具有一个用于将第二光学元件光学连接至第二光电装置的第二空腔，其中第二光学元件能够相对于第一光学元件沿着一个转动轴转动至一个转动角，并且其中第一光学元件具有一个第一反射表面，用于将沿着第一光路传输的光束沿着一第二光路射向第二光学元件，并且其中第二光学元件具有一个第二反射表面，用于使沿着第二光路传输的光束改变方向沿着一第三光路射向第二空腔，以使光束能够到达第二光电装置。
优选地，第一和第二反射表面是全内反射表面。
优选地，第一空腔具有一球面，用于在光束沿第一光路传输之前对光束聚焦。
优选地，第一反射表面是球面，例如，用于在将光束射向第二光路的同时对光束进行聚焦。
优选地，第一光学元件具有至少一个承窝，第二光学元件具有机械接合在所述承窝中的至少一个柱销，以使第二光学元件可以沿着所述转动轴相对于第一光学元件转动。
本发明的第二方面是一种光学铰接装置，用于在一个具有能够提供光束的第一光电装置的第一电路板与一个具有第二光电装置的第二电路板之间提供光学联接，其中第一电路板与第二电路板机械联接，以使第二电路板能够沿着一个转动轴相对于第一电路板转动。
该光学铰接装置包括安装在第一电路板上的第一光学元件；和安装在第二电路板上的第二光学元件，其中所述第一光学元件具有一个第一交界表面，第二光学元件具有一个与第一交界表面相邻的第二交界表面，限定有一个空气隙，其基本上位于所述转动轴上，并且其中第一光学元件与第一光电装置光学连接以接收光束从而将光束通过所述空气隙传输至第二光学元件，并且其中第二元件与第二光电装置光学连接以将光束传输至第二光电装置。
优选地，第一光学元件具有一个第一空腔，用于将第一光学元件光学连接至第一光电装置，以使光束能够沿着第一光路传输通过第一空腔，并且第二光学元件具有一个第二空腔，用于将第二光学元件光学连接至第二光电装置。
优选地，采用多个导电导线将第一电路板和第二电路板连接至电源，以将电源提供至第一和第二光电装置。
优选地，第一光学元件具有一个第一反射表面，用于将沿着第一光路传输的光束沿着一第二光路射向第二光学元件，并且其中第二光学元件具有一个第二反射表面，用于使沿着第二光路传输的光束改变方向沿着一第三光路射向第二空腔，以使光束能够到达第二光电装置。
优选地，第二光路平行于或基本上与所述转动轴一致。
优选地，第一电路板具有至少一个安装销，第一光学元件具有至少一个安装孔，安装孔与所述安装销接合用于将第一光学元件安装至第一电路板。
根据本发明的第三方面，一种用于提供光学联接的光机装置，包括第一光电装置，用于在所述光学联接之上提供光束；第二光电装置，用于在所述光学联接之上接收所述光束；以及光学铰接件，用于将所述光束从所述第一光电装置导引至所述第二光电装置，并且用于在所述光束在所述第一与所述第二光电装置之间的传输过程中提供所述光学联接的可转动性，其中所述光学铰接件包括一个光学连接至一第二光学元件的第一光学元件，其中所述第一光学元件相对于所述第二光学元件可以转动以提供所述光学联接的可转动性。
进一步根据本发明的第三方面，通过将所述光学元件之一的至少一个柱销插入另一个光学元件的对应的至少一个承窝，使得所述第一光学元件也机械连接至所述第二光学元件。所述至少一个柱销和所述至少一个对应承窝对于所述光束可以是光学透明的。
进一步根据本发明的第三方面，所述第一光学元件设置在第一物体上，朝向设置在第二物体上的所述第二光学元件，第二物体通过至少一个轴连接至所述第一物体。所述第一光学元件和所述第二光学元件可以分别设置在所述第一物体和所述第二物体的接合部中的凹槽中。所述凹槽可以分别处于所述第一物体和所述第二物体的接合部中。所述第一光学元件和所述第二光学元件可以包括由空气隙或液体光学连接的光波导。
进一步根据本发明的第三方面，所述光机装置可以进一步包括一个或多个附加的光电装置，用于根据所述光学联接的转动接收所述光束。所述第一光电元件和所述第二光电元件可以一起形成球窝接头。另外，可以提供一个或多个附加的光电装置用于传送和接收波长不同于所述第一装置(100)所提供光束的一个附加光束。
根据本发明的第四方面，一种光机装置，用于在一个第一光电装置与一个第二光电装置之间提供光学联接，其中第一光电装置用于在所述光学联接之上提供光束，第二光电装置用于在所述光学联接之上接收所述光束，该光机装置的特征在于，一个第一光学元件光学连接至一个第二光学元件，所述第一光学元件相对于所述第二光学元件具有可转动性，并且所述第一光学元件和所述第二光学元件一起形成一个光学铰接件，用于在所述光束在所述第一光电装置与所述第二光电装置之间的传输过程中提供所述光学联接的可转动性。
进一步根据本发明的第四方面，通过将所述光学元件之一的至少一个柱销插入另一个光学元件的对应的至少一个承窝，使得所述第一光学元件机械连接至所述第二光学元件。在所述至少一个柱销和所述至少一个对应承窝中向所述光束提供光学透明性。所述至少一个柱销可以机械接合在至少一个对应承窝中，以使所述第二光学元件能够相对于第一光学元件转动。
进一步根据本发明的第四方面，所述第一光学元件可以设置在第一物体上，朝向设置在第二物体上的所述第二光学元件，第二物体通过至少一个轴连接至所述第一物体。第一光学元件和第二光学元件可以分别设置在所述第一物体和所述第二物体的接合部中的凹槽中。第一光学元件和第二光学元件可以包括由空气隙光学连接的光波导。另一方面，第一光学元件和第二光学元件可以包括由液体光学连接的光波导。
进一步根据本发明的第四方面，可以提供一个或多个附加的光电装置，用于根据所述光学联接的转动接收所述光束。在这种情况下，第一光电元件和所述第二光电元件可以一起形成球窝接头。在另一情况下，所述一个或多个附加的光电装置用于传送和接收波长不同于所述第一装置所提供光束的一个附加光束。
在阅读结合
图1至9b给出的说明之后，将可以清楚地理解本发明。
附图简要说明图1表示根据本发明优选实施例的光学铰接件的透视图，其中所述光学铰接件的第二光学元件可以相对于第一光学元件转动至不同位置。
图2表示所述光学铰接件中光路的示意图。
图3表示装配在两个电路板上的光学铰接件的示意图。
图4表示光学铰接装置优选实施例的示意图。
图5表示光学铰接装置另一优选实施例的示意图。
图5b表示光学铰接装置再一优选实施例的示意图。
图5c表示光学铰接装置再一优选实施例的示意图。
图6表示两个电路板之间通讯联接的示意图。
图7表示用于将光学铰接件连接至电路板的光学连接装置的示意图。
图8a表示所述转动轴与所述光路之间关系的示意图。
图8b表示光路对接收器影响的示意图。
图9a表示工作在一个转动角的光学铰接件另一实施例的剖面图。
图9b表示工作在另一个转动角的光学铰接件的剖面图。
本发明最佳实施方式图1表示本发明优选实施例的光学铰接件1。如图所示，光学铰接件1具有一个第一光学元件10和一个可以沿转动轴98转动至角度α的第二光学元件30。转动角通常在-90度至90度的范围内。然而，如果需要，可以设计成使得转动角α处于较大的范围，直至-180度至180度。第一和第二光学元件由光学材料制成。优选地，该材料对于所关注的光波长高度透明。例如，如果光学铰接件1为红外光光导，则该材料必须在红外频率具有较低的吸收率和散射。如图所示，第一光学元件10具有用于将第一光学元件10光学连接至一个光电装置的第一空腔12，以及具有用于将第二光学元件30光学连接至另一光电装置的第二空腔32的第二光学元件30。一般地，感兴趣的光电装置为光电收发器、光发射器和光传感器。光学铰接件1的目的在于将连接至一个空腔的光电装置所产生的光束(见图2)传送到连接至另一空腔的另一光电装置。在该方面，光学铰接件1用作单独连接至两个光学元件10和30的两个光电装置之间的光导、联接或通道。
图2表示采用光学铰接件1的光导原理。如图2中所示，第一光学元件10沿着转动轴98具有一个承窝22和一个承窝24。第二光学元件30具有一个柱销42和一个柱销44，分别与承窝22和24可转动地接合。为图示目的，将作为光发射器的第一光电装置100插入第一光学元件10的空腔12。第一光电装置100能够产生射向空腔表面14的光束102，空腔表面14光学平滑从而不会显著干扰光束102的波前。优选地，空腔表面14为曲面或球面，以便在光束102沿着第一光路或联接部分110传输时对光束102进行聚焦。在光束102以足够大的入射角照射到第一光学元件10的表面20上时，光束102在该密-疏交界处发生全内反射，从而使光束改变方向。优选地，表面20也是球面以便在光束反射向第二光路或联接部分112时有助于对光束102进行聚焦。表面20设计成使得光路112基本垂直于承窝22的第一密-疏交界表面18和柱销42的第二密-疏交界表面48。表面18和表面48优选地为平面并且对于光传输平滑，使得光束102在通过空气隙90时不会遭受过多的损耗。第二光学元件30还具有一个光路改变装置，其形式例如为反射表面40，以使光束102沿着光路102传输以经受全内反射。最后，光束102沿着第三光路或联接部分114传输。光束112在入射至第二光学元件30的空腔32之后，由位于空腔32内作为光传感器的第二光电装置120加以接收。优选地，表面34也是球面，以在光束102入射至空腔32时有助于对光束102进行聚焦。如果光路112基本上与光轴98对准，则第二光电装置120总是可以接收由第一光电装置100产生的光束102，而与转动角α无关(见图1)。因此，当使第二光学元件30相对于第一光学元件10沿着转动轴98转动时，光学铰接件1用作光电装置100和120之间的光学联接，即使在光束于第一和第二光电装置之间传输的过程中也是如此。本领域公知，光束可以承载光信号以将信息从一个光电装置传送至另一个光电装置。因此，光学铰接件1可以用作光电装置100和120之间的通讯联接。它提供了光学联接部分，虽然不是在同一直线上，但是在将光束于该光学联接之上进行导引的过程中，仍然可以相对于彼此进行光学连接并且可转动，甚至在该光学联接部分相对于彼此改变方向时也是如此。
应当指出，第二光电装置120可以是一光发射器，第一光电装置100可以是一光传感器，用于从第二光电装置120接收光束。替代地，光电装置100和120都可以是用于双向通讯的光电收发器。取决于光电装置100和120的特性，光束102可以承载可见光频率或红外频率的光波。装置100、120可以固定地安装在相应空腔中，一起构成一个光机装置，或者可以安装在其他物体上并简单地位于相应空腔中，但仍然实际上构成一个光机装置。
在一个电子装置比如Nokia通信装置中，其具有一个显示器和一个键盘，机械连接使得该通信装置可以通过将显示器折叠在键盘上而关闭或者通过将显示器翻离键盘而打开，显示器安装在一个电路板上而键盘安装在另一个电路板上(见图6)。采用光机装置将一个电路板光学连接至另一个电路板的电子装置在本文中称作光学铰接装置。图3表示本发明优选实施例的光学铰接装置4，其中光学铰接件1的第一光学元件10和第二光学元件30分别安装在第一电路板210和第二电路板230上。第一光学元件10具有两个安装孔26，第一电路板210具有两个用于安装第一光学元件10的匹配安装销212。第一光电装置100焊接或者用其他方式固定地安装在第一电路板210上，使其适当地固定在空腔12中。多个导电导线214连接至第一光电装置100以为第一光电装置100提供电源并且向光电装置100传送通讯数据和由之传送通讯数据。部分电导线214有效地连接至电源252。类似地，第二光电装置120固定地安装在第二电路板230上，使其适当地固定在第二光学元件30的空腔32中。多个导电导线234连接至第二光电装置120以向第二光电装置120传送通讯数据和由之传送通讯数据。此外，多个导电导线250有效地连接至电源252，用以将电源从第一电路板210传至第二电路板230。导线250还有效连接至部分导线234以向第二光电装置120提供电源。
图4表示另一实施例的光学铰接装置4′，采用不同方式将光学铰接件1′安装在第一和第二物体比如电路板210和230上。第一电路板210具有外连接元件216、218，第二电路板230具有一内连接元件236。外连接元件216、218和内连接元件236由一个可以是圆柱形金属棒的接合轴240连接，从而形成光学铰接件242，使得第一和第二电路板210、230可以沿着转动轴98在彼此折叠或打开。如图所示，外连接元件218具有一个凹槽220以容纳光学铰接件1′的第一光学元件10′，内连接元件236具有一个凹槽238以容纳光学铰接件1′的第二光学元件30′。以此方式，光学铰接件1′实际上由两个分离元件制成第一光学元件10′和第二光学元件30′。第一和第二光学元件10′、30′的相对运动由机械铰接件242加以控制。然而，光学铰接件1′的功能与图1-3中所示光学铰接件1的功能相同。
图5a表示再一个实施例的光学铰接装置4″。如图所示，光学铰接件1″包括一个光波导10″和一个光波导30″。光波导10″安装在外连接元件218上，光波导30″安装在内连接元件236上从而形成空气隙90，该空气隙90基本上位于转动轴98上。光波导10″和30″分别连接至光电装置100和120以提供光电装置100与120之间的光学联接。应当指出，光波导10″和30″可以减小为一个非常薄的板或者取消，如图5b中所示。光波导可以例如是光纤。
应当指出，图2和4中所示的空气隙90以及图5a和5b中所示的空气隙90′由光学材料的两个密-疏交界面限定。这些光学材料可以具有相同的折射率或不同的反射率。为了改善两个密-疏交界面之间的光学连接，可以用折射率匹配液92填充空气隙90、90′，如图5c中所示。
采用如图3-5c所示的光学联接，可以将通讯信号以光学数据的形式从一个电路板上的光发射器传送至另一个电路板上的光接收器。这样，可以采用该光学联接来替代通常用于在手持电子装置中传送通讯数据的扁平电缆。图6表示在移动电话或通信器中的第一电路板210与第二电路板230之间传送信号的一个可能方式。如图所示，第一电路板210具有一键盘部分262和电话机264，用以处理通信数据或信号，且第二电路板230有一显示器260。两个电路板由一个光机铰接件系统连接在一起(见图3-5c)。通过光学连接光发射器110和光接收器120的光束102，可以将光学数据300从电话机264传送至显示器260。采用电导线250，可以向第二电路板230和显示器260提供DC电源310。可以采用相同的电导线250将反馈信号或返回数据流320从第二电路板230传送至第一电路板210上的电话机264。反馈信号320可以用DC电源310上部的微小AC信号的形式加以电传送。因此，图6表示将电信号从一个电路板传输至另一个电路板的原理，尽管扁平电缆已经消除。
图7表示将光电装置连接至光学铰接件的光学元件的另一种方式。替代将光电装置插入光学元件的空腔中，如图2和3中所示，可以将一个棱镜状装置70插入光学元件10的空腔12中，如图7所示。如图7中所示，棱镜状装置70具有一个反射表面72，用于将源自光电装置100的光束射向空气隙90。
图8a和8b表示光束102与光机铰接件系统的转动轴98之间的关系。如图8a所示，光束102通过空气隙90从一个光学元件传输至另一光学元件。如果光束沿着与转动轴98基本一致的光路112传输，则光束会在固定点O处射到光电装置120上，而与转动角α无关(见图1)。然而，如果光束沿着“离轴”光路112′传输，则会在至固定点O距离为r的点O′处射到光电装置120上。如图8b中所示，点O′的位置随着转动角α的变化而沿圆150改变。例如，对一个特定的转动角α，从光发射器110发出的光束(图8a)会只由沿着圆150设置的感光元件162接收。而如果光学铰接件的光学元件彼此相对转动另一个90度，则光束会只由圆150上的感光元件164接收。因此，通过在圆150上设置多个感光元件，可以根据光学铰接件的转动角，从一个电路板中的光发射器向另一个电路板中的不同光接收器发出不同的光学数据。在此方面，可以设计光学铰接件使之在电子装置打开或关闭时具有不同的功能。例如，可以采用光学铰接件将键盘电路板与显示器电路板连接以在电子装置打开时显示通讯数据。但是当电子装置关闭时，可以采用同一光学铰接件将键盘电路板与个人计算机加以连接。
图9a和9b表示另一实施例的光学铰接件401，其可以构造成球窝接头形式。如图所示，光学铰接件401包括一个第一光学元件410和一个可以在二维角度范围上相对于第一光学元件转动的第二光学元件450。第一光学元件410包括一个球体412，由光学材料制成并与支承体414连接。球体412具有一个空腔或凹槽416，以使第一光学元件可以与第一光电收发器418光学连接。第二光学元件450包括一个与支承体454连接的半球体452。半球体452也具有与第二光电收发器458光学连接的空腔或凹槽456。球体412的表面422和半球体452的内表面463限定有一个间隙490，使得第二光学元件450可以相对于第一光学元件410转动。凹槽416具有一个表面，可以是平面或曲面，以使光束502、504、…、508可以传输进入球体412。如图9a中所示，虽然光束504、506可以通过间隙490直接射到第二光电收发器458上，但是光束502、508却在射到第二光电收发器458之前由表面422反射。当第二光学元件450转动角度β时，如图9b中所示，虽然光束507、509可以通过间隙490直接射到第二光电收发器458上，但是光束503、505却在射到第二光电收发器458之前由球面422反射。为了提高第一光学元件410与第二光学元件450之间的光学连接效率，可以对部分球面422镀银。表面422的镀银部分用数标424表示。也可以增加另外的光电发射器和/或接收器用于发射和/或接收不同波长的光束以实现对应的不同功能。
如上所述，光学铰接件和光学铰接装置可以用于单向数据传输或双向数据传输。如果采用双向数据传输，则易于监控铰接件的状态。例如，可以从第二电路板向第一电路板传送一个反馈信号以指示由第二电路板的光电装置接收的高电平。如果铰接件断开或损坏，则可以向第一电路板传送一个“低光(low light)”信息以使电源切断。因此，甚至在光束可能会由于损坏而从光学铰接件溢出时也可以实现眼睛安全保护。另外，由于光发射器与光接收器之间的光路可以做得非常短，所以可以将用于传送光学数据的光束强度保持在非常低的水平，以提高该电子装置的眼睛安全特性。低光强还具有节省电池能量的优点。
该光学铰接件和光学铰接装置在数据传送能力方面没有任何实际限制。某些特性源自于光发射器和光接收器元件。另外，该光学铰接件可以用于为照明目的导引光束。
应当指出，结合图1至8b给出的说明只是用于展示该光学铰接件和光学铰接装置的原理。通过此教导，可以在不偏离所公开原理的情况下作出各种改变。例如，优选光束102在射到表面20和表面40处的密-疏交界面时经受全内反射。如果需要，也可以在表面20和表面40处镀银。第一光学元件10和第二光学元件30可以由玻璃或透明塑料或者对于所关注波长透明的任何适宜材料制成。光波导10″和30″可以是L形状的，如图5a所示，但是它们也可以不同地为直线或弯曲形状。它们可以由光纤或小块塑料或玻璃制成。另外，表面20(见图2)可以是球面或非球面。
尽管本发明已经销对其优选实施例加以描述，但是本领域技术人员应当理解，可以在不偏离本发明精神和范围的情况下在其形式和细节方面作出前述和各种其他改变、省略和变化。
权利要求
1.一种光学铰接件(1)，用于在一个能够提供光束(100)的第一光电装置(100)与一个第二光电装置(120)之间提供光学联接，所述光学铰接件包括第一光学元件(10)，具有一个第一密-疏交界表面(18)和一个用于将第一光学元件光学连接至第一光电装置的第一空腔(12)，以使所述光束能够通过该第一空腔传输向第一密-疏交界表面；和第二光学元件(20)，具有一个第二密-疏交界表面(48)和一个用于将第二光学元件光学连接至第二光电装置的第二空腔(32)，其中所述第二光学元件能够相对于所述第一光学元件沿着一个转动轴(98)转动至一个转动角(2)，并且其中第一密-疏交界表面位于与第二密-疏交界表面相邻的位置，从而在第一和第二光学元件之间限定有一个间隙(90)，以使光束能够通过第一密-疏交界表面、所述间隙以及随后的第二密-疏交界表面传输向第二空腔而到达第二光电装置。
2.如权利要求1所述的光学铰接件，其中光束从第一空腔沿着一个第一光路(110)传输，并且第一光学元件进一步包括一个光路改变装置(20)，用于将沿着第一光路传输的光束沿着一个不同于第一光路的第二光路(112)射向所述间隙。
3.如权利要求2所述的光学铰接件，其中第二光学元件进一步包括又一个光路改变装置(40)，用于将沿着第二光路传输的光束沿着一个不同于第二光路的第三光路(114)射向所述第二空腔。
4.如权利要求2所述的光学铰接件，其中所述光路改变装置包括一个反射表面。
5.如权利要求4所述的光学铰接件，其中所述反射表面为全内反射表面。
6.如权利要求3所述的光学铰接件，其中所述又一个光路改变装置包括一个反射表面。
7.如权利要求6所述的光学铰接件，其中所述又一个反射表面为全内反射表面。
8.如权利要求2所述的光学铰接件，其中所述第一空腔具有一个曲面(14)，用于在光束沿着第一光路传输之前对光束进行聚焦。
9.如权利要求8所述的光学铰接件，其中所述曲面是球面。
10.如权利要求4所述的光学铰接件，其中所述反射表面为曲面，用于在将光束射向第二光路的同时对光束进行聚焦。
11.如权利要求10所述的光学铰接件，其中所述曲面是球面。
12.如权利要求1所述的光学铰接件，其中所述第一光学元件具有至少一个承窝(22、24)，所述第二光学元件具有至少一个机械接合在所述承窝中的柱销(42、44)，以使第二光学元件可以相对于第一光学元件沿着所述转动轴转动。
13.如权利要求2所述的光学铰接件，其中所述第二光路基本上与所述转动轴一致。
14.如权利要求2所述的光学铰接件，其中所述第二光路基本上平行于所述转动轴，并且与该转动轴相距一定距离，第二光电装置依据所述转动角具有不同的区域部分以接收所述光束。
15.如权利要求1所述的光学铰接件，其中所述间隙是空气隙。
16.如权利要求1所述的光学铰接件，其中所述间隙填充有用于将第一密-疏交界表面通过折射率匹配与第二密-疏交界表面光学连接的液体。
17.一种光学铰接装置(4)，用于在一个具有能够提供光束的第一光电装置(100)的第一电路板(210)与一个具有第二光电装置(120)的第二电路板(230)之间提供光学联接，其中第一电路板与第二电路板机械联接，以使第二电路板能够沿着一个转动轴相对于第一电路板转动，所述光学铰接装置包括安装在第一电路板上的第一光学元件(10)；和安装在第二电路板上的第二光学元件(30)，其中所述第一光学元件具有一个第一密-疏交界表面(18)，第二光学元件具有一个与第一密-疏交界表面相邻的第二密-疏交界表面(48)，两密-疏交界表面限定有一个间隙(90)，并且其中第一光学元件与第一光电装置光学连接以接收光束从而将光束通过所述间隙传输至第二光学元件，并且其中第二元件与第二光电装置光学连接以将光束传输至第二光电装置。
18.如权利要求17所述的光学铰接装置，其中所述间隙基本上位于所述转动轴处。
19.如权利要求17所述的光学铰接装置，其中所述间隙是空气隙。
20.如权利要求17所述的光学铰接装置，其中所述间隙填充有用于将第一密-疏交界表面通过折射率匹配与第二密-疏交界表面光学连接的液体。
21.如权利要求17所述的光学铰接装置，其中所述第一光学元件包括一第一空腔(12)，用于将第一光学元件光学连接至第一光电装置，以使所述光束能够通过该第一空腔沿着一个第一光路传输；和一第一光路改变装置(20)，用于将来自所述第一光路的光束沿着一个第二光路导引通过所述间隙，并且其中第二元件具有一个第二光路改变装置(40)，以使传输通过所述空气隙的光束朝向所述第二元件中的第二空腔改变方向，从而使所述光束能够沿着一个第三光路到达所述第二空腔中的第二光电装置。
22.如权利要求21所述的光学铰接装置，其中所述第一装置包括一个反射表面。
23.如权利要求21所述的光学铰接装置，其中所述第一装置包括一个全内反射表面。
24.如权利要求21所述的光学铰接装置，其中所述第二装置包括一个反射表面。
25.如权利要求21所述的光学铰接装置，其中所述第二装置包括一个全内反射表面。
26.如权利要求21所述的光学铰接装置，其中所述第一空腔具有一个球面，用于在光束沿着第一光路传输之前对光束进行聚焦。
27.如权利要求22所述的光学铰接装置，其中所述反射表面具有一个球面，用于在将光束射向第二光路的时对光束进行聚焦。
28.如权利要求21所述的光学铰接装置，其中所述第二光路基本上与所述转动轴一致。
29.如权利要求21所述的光学铰接装置，其中所述第二光路基本上平行于所述转动轴。
30.如权利要求21所述的光学铰接装置，其中所述第一电路板具有至少一个安装销，并且所述第一光学元件具有至少一个安装孔，与所述安装销接合用于将第一光学元件安装至第一电路板。
31.如权利要求21所述的光学铰接装置，其中所述光束能够承载通讯数据，并且其中第一电路板进一步包括与第一光电装置连接的数据线，第二电路板进一步包括与第二光电装置连接的数据线，以使第一电路板能够通过经由所述光束传送通讯数据而与第二电路板通讯。
32.如权利要求21所述的光学铰接装置，其中所述第一光电装置包括光发射器。
33.如权利要求21所述的光学铰接装置，其中所述第一光电装置包括光接收器。
34.如权利要求21所述的光学铰接装置，其中所述第二光电装置为光传感器。
35.如权利要求21所述的光学铰接装置，其中所述第二光电装置包括能够向第一光电装置发射再一个光束的光收发器。
36.如权利要求21所述的光学铰接装置，其中所述光束承载有红外频率的光波。
37.如权利要求21所述的光学铰接装置，其中所述第一光学元件包括光波导。
38.如权利要求21所述的光学铰接装置，其中所述第二光学元件包括光波导。
39.一种用于提供光学联接的光机装置，包括第一光电装置(100)，用于在所述光学联接之上提供光束(102)；第二光电装置(120)，用于在所述光学联接之上接收所述光束；以及光学铰接件(1)，用于将所述光束从所述第一光电装置导引至所述第二光电装置，并且用于在所述光束在所述第一光电装置与所述第二光电装置之间的传输过程中提供所述光学联接的可转动性，其中所述光学铰接件包括一个光学连接至一第二光学元件的第一光学元件，其中所述第一光学元件相对于所述第二光学元件可以转动以提供所述光学联接的可转动性。
40.如权利要求39所述的装置，其中通过将所述光学元件之一的至少一个柱销(42、44)插入另一个光学元件的对应的至少一个承窝(22、24)，使得所述第一光学元件也机械连接至所述第二光学元件。
41.如权利要求40所述的装置，其中所述至少一个柱销和所述至少一个对应承窝对于所述光束是光学透明的。
42.如权利要求39所述的装置，其中所述第一光学元件具有至少一个承窝(22、24)，第二光学元件具有机械接合在所述承窝中的至少一个柱销(42、44)，以使第二光学元件能够相对于第一光学元件转动。
43.如权利要求39所述的装置，其中所述第一光学元件(10′)设置在第一物体(210)上，朝向设置在第二物体(230)上的所述第二光学元件(30′)，第二物体通过至少一个轴(240)连接至所述第一物体。
44.如权利要求39所述的装置，其中所述第一光学元件(10′)和所述第二光学元件(30′)分别设置在所述第一物体(210)和所述第二物体(230)的接合部(218、236)中的凹槽(220、238)中。
45.如权利要求41所述的装置，其中所述第一光学元件(10′)和所述第二光学元件(30′)分别设置在所述第一物体(210)和所述第二物体(230)的接合部(218、236)中的凹槽(220、238)中。
46.如权利要求43所述的装置，其中所述第一光学元件(10″)和所述第二光学元件(30″)包括由空气隙(90′)光学连接的光波导。
47.如权利要求43所述的装置，其中所述第一光学元件(10″)和所述第二光学元件(30″)包括由液体光学连接的光波导。
48.如权利要求39所述的装置，进一步包括一个或多个附加的光电装置(162、164)，用于根据所述光学联接的转动接收所述光束。
49.如权利要求48所述的装置，其中所述第一光电元件(410)和所述第二光电元件(450)一起形成球窝接头(401)。
50.如权利要求39所述的装置，进一步包括一个或多个附加的光电装置，用于传送和接收波长不同于所述第一装置(100)提供的所述光束(102)的一个附加光束。
51.一种光机装置，用于在一第一光电装置(100)与一第二光电装置(120)之间提供光学联接，其中第一光电装置(100)用于在所述光学联接之上提供光束(102)，第二光电装置(120)用于在所述光学联接之上接收所述光束，其特征在于，一第一光学元件(10)光学连接至一第二光学元件，通过所述第一光学元件相对于所述第二光学元件的可转动性，并且通过所述第一光学元件和所述第二光学元件一起形成一个光学铰接件(1)，用于所述光束在所述第一光电装置与所述第二光电装置之间的传输过程中提供所述光学联接的可转动性。
52.如权利要求51所述的装置，其特征在于通过将所述光学元件之一的至少一个柱销(42、44)插入另一个光学元件的对应的至少一个承窝(22、24)，使得所述第一光学元件机械连接至所述第二光学元件。
53.如权利要求52所述的装置，其特征在于在所述至少一个柱销和所述至少一个对应承窝中对所述光束具有光学透明性。
54.如权利要求51所述的装置，其特征在于具有至少一个承窝(22、24)的所述第一光学元件与具有至少一个柱销(42、44)的所述第二光学元件在承窝中机械接合，使得所述第二光学元件能够相对于第一光学元件转动。
55.如权利要求51所述的装置，其特征在于所述第一光学元件(10′)设置在第一物体(210)上，朝向设置在第二物体(230)上的所述第二光学元件(30′)，第二物体通过至少一个轴(240)连接至所述第一物体。
56.如权利要求51所述的装置，其中所述第一光学元件(10′)和所述第二光学元件(30′)分别设置在所述第一物体(210)和所述第二物体(230)的接合部(218、236)中的凹槽(220、238)中。
57.如权利要求52所述的装置，其特征在于所述第一光学元件(10′)和所述第二光学元件(30′)分别设置在所述第一物体(210)和所述第二物体(230)的接合部(218、236)中的凹槽(220、238)中。
58.如权利要求55所述的装置，其特征在于所述第一光学元件(10″)和所述第二光学元件(30″)包括由空气隙(90′)光学连接的光波导.
59.如权利要求55所述的装置，其特征在于所述第一光学元件(10″)和所述第二光学元件(30″)包括由液体光学连接的光波导。
60.如权利要求51所述的装置，其特征在于包括一个或多个附加的光电装置(162、164)，用于根据所述光学联接的转动接收所述光束。
61.如权利要求60所述的装置，其特征在于所述第一光电元件(410)和所述第二光电元件(450)一起形成球窝接头(401)。
62.如权利要求51所述的装置，其特征在于包括一个或多个附加的光电装置，用于传送和接收波长不同于所述第一装置(100)所提供的所述光束(102)的一个附加光束。
全文摘要
一种光学铰接件(1)和一种光学铰接装置(4)，用于在单独的电路板(210、230)上的光电装置(100、120)之间提供可转动的光学联接。光学铰接件具有一第一光学元件(30)和一第二光学元件(10)，它们由空气隙(90)分离，其中在光束在该光学联接之上通过所述铰接件传输的过程中，一个光学元件可以沿着一转动轴(98)相对于另一个光学元件转动。
文档编号H04B10/13GK1486547SQ01818279
公开日2004年3月31日 申请日期2001年8月21日 优先权日2000年9月5日
发明者J·诺西艾宁, T·凯库兰塔, M·肖普, J 诺西艾宁, 饫妓 申请人:诺基亚有限公司