ПРОЗРАЧНАЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ КОНСТРУКЦИЯ Российский патент 2019 года по МПК H04B10/80 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к электронным устройствам. В частности, настоящее изобретение относится к связи в электронных устройствах.

Уровень техники

В современных электронных устройствах большое количество электронных компонентов электрически соединены для связи друг с другом. В некоторых применениях дискретные компоненты установлены на печатной плате (PCB), которая содержит требуемые проводящие каналы для взаимосвязи компонентов. Для более сложных применений, где требуется большее количество компонентов, используются интегральные схемы, где компоненты выполнены на полупроводниковой подложке, и где связь между компонентами происходит в различных металлических слоях, скомпонованных на подложке.

С увеличивающейся сложностью как интегральных схем, так и схем, содержащих дискретные компоненты, скомпонованные на PCB, следуют проблемы, связанные со связью между компонентами. В интегральной схеме, содержащей миллионы компонентов, все больше и больше проводящих слоев должны использоваться для достижения требуемых каналов связи между различными компонентами. Добавление металлических слоев в интегральных схемах приводит как к более сложному процессу изготовления, так и к проблемам, связанным с отводом тепла от компонентов. Подобным образом при увеличивающемся количестве дискретных компонентов на PCB соединительные каналы становятся более сложными, тогда как площадь PCB может быть ограничена, что может, в свою очередь, приводить к ограничениям функциональности схемы.

Вместе с увеличивающейся сложностью взаимосвязей происходит уменьшение в размере проводящих каналов, поэтому важно минимизировать площадь, занимаемую электрическими соединениями. Однако при уменьшении размера электрических соединений сопротивление увеличивается, что, в свою очередь, приводит к большей выработке тепла и, тем самым, к потерям мощности в схеме.

Более того, требования к характеристикам, таким как скорость обработки и потребление мощности электронных устройств, разрабатываемых сегодня, увеличиваются, и в то же время все более и более важно уменьшать размер схемы для использования в различных портативных устройствах. Для соответствия более высоким требованиям количество компонентов в электронных устройствах в связи с этим увеличивается, что означает, что количество возможных и требуемых соединений и контактов в устройстве быстро увеличивается и, таким образом, также общая сложность схемы.

Соответственно, желательно найти новые подходы в отношении сложности и недостатков, которые происходят со связью между компонентами электронных схем, имеющих все увеличивающуюся сложность.

Сущность изобретения

Общей задачей настоящего изобретения является обеспечение электронного устройства, обеспеченного более гибкой связью между компонентами устройства.

В связи с этим согласно первому аспекту изобретения обеспечено оптически пропускающее светоизлучающее устройство; и оптически пропускающее светопринимающее устройство; скомпонованные так, что оптический сигнал, передаваемый от указанного оптически пропускающего светоизлучающего устройства, распространяется не направленно от указанного оптически пропускающего светоизлучающего устройства, принимается указанным светопринимающим устройством, причем часть указанного оптического сигнала передается через указанное оптически пропускающее светопринимающее устройство.

Электронное устройство согласно изобретению представляет собой устройство, в котором требуется связь между различными компонентами.

Оптически пропускающий компонент представляет собой компонент, который может обеспечивать, по меньшей мере, достаточное прохождение оптического сигнала через материал компонента так, чтобы оптический сигнал мог точно приниматься светопринимающим устройством. Оптически пропускающий компонент может быть прозрачным, полупрозрачным, светопрозрачным или их комбинациями. Светоизлучающее устройство и светопринимающее устройство связываются посредством ненаправленного распространения оптических сигналов. Другими словами, оптические сигналы не направляются от одного устройства к другому устройству, а излучаются светоизлучающим устройством и могут распространяться свободно сквозь и оптически пропускающие материалы и воздух.

Настоящее изобретение основано на реализации того, что, используя компоненты, изготовленные из оптически пропускающих материалов, светоизлучающие устройства, скомпонованные в устройстве, могут передавать оптические сигналы в нескольких направлениях, что обеспечивает связь более чем с одним другим светопринимающим устройством. В таком устройстве компоненты, скомпонованные в нем, могут связываться через оптические сигналы, которым не будут препятствовать оптически пропускающие компоненты устройства. Изобретение обеспечивает гибкость при проектировании конструкции и схемы электронного устройства, которая не зависит от местоположения компонентов внутри устройства. Таким образом, количество электронных соединений между компонентами устройства, выполненных посредством физических соединений, таких как провода, может быть уменьшено или даже исключено. Связь посредством ненаправленных оптических сигналов дополнительно исключает необходимость в направлении оптических сигналов через, например, оптическое волокно, таким образом, уменьшая сложность электронного устройства. Исключая или уменьшая необходимость в физических соединениях между компонентами, количество соединений может быть увеличено и, таким образом, скорость обработки устройства может быть увеличена c уменьшенной сложностью относительно количества взаимосвязей. Таким образом, оптическая связь может заменять традиционную связь через шину данных, что обеспечивает увеличенную скорость связи.

Согласно одному варианту осуществления изобретения электронное устройство может дополнительно содержать второе оптически пропускающее светопринимающее устройство, в котором указанный оптический сигнал передается через указанное второе оптически пропускающее светопринимающее устройство. Тем самым, множество светопринимающих устройств может быть скомпоновано практически в любом местоположении внутри электронного устройства, не препятствуя оптическому сигналу в достижении каждого или любого из светопринимающих устройств. Таким образом, светопринимающие устройства, оптически пропускающие настолько, чтобы оптический сигнал мог, по меньшей мере, частично проходить через материал светопринимающего устройства. Оптический сигнал может в связи с этим достигать второго оптически пропускающего устройства независимо от местоположения светопринимающих устройств, что обеспечивает увеличенное количество доступных компоновок светопринимающих устройств.

В одном варианте осуществления изобретения электронное устройство может дополнительно содержать оптически пропускающую подложку, содержащую оптически пропускающее светопринимающее устройство, причем оптический сигнал распространяется не направленно внутри подложки. Компоновка интегрированного оптически пропускающего светопринимающего устройства на оптически пропускающей подложке обеспечивает распространение оптического сигнала без блокирования подложкой. Оптически пропускающая подложка дополнительно обеспечивает уменьшение требуемого количества электрических соединений между устройствами внутри подложки. Более того, она обеспечивает прием оптических сигналов светопринимающими устройствами из увеличенного количества направлений, так как оптический сигнал может проходить через подложку.

Более того, оптически пропускающее светопринимающее устройство предпочтительно может быть выполнено с возможностью приема оптических сигналов, достигающих светопринимающего устройства со всех направлений, т.е. приемник может быть полностью изготовлен из оптически пропускающих материалов.

Согласно одному варианту осуществления изобретения светоизлучающее устройство может быть оптически пропускающим и выполненным с возможностью излучения оптических сигналов во всех направлениях. Таким образом, оно обеспечивает связь между множеством светоизлучающих и светопринимающих устройств, которые все оптически пропускающие, скомпонованные в любом месте внутри электронного устройства для связи. Например, оптический сигнал может проходить сквозь материал оптически пропускающего светоизлучающего устройства, что обеспечивает дополнительные возможности схем светоизлучающих устройств внутри электронного устройства.

Согласно одному варианту осуществления изобретения электронное устройство может дополнительно содержать оптически пропускающую монтажную плату (105, 201-203), причем указанное светопринимающее устройство скомпоновано на указанной оптически пропускающей монтажной плате, и при этом указанный оптический сигнал передается через указанную оптически пропускающую монтажную плату.

Тем самым, задействована связь через монтажную плату, используя оптические сигналы, и, таким образом, улучшены возможности связи. Более того, возможен визуально более привлекательный внешний вид для пользователя, так как может быть возможным получение практически прозрачного внешнего вида всего или по меньшей мере частей электронного устройства.

Согласно одному варианту осуществления изобретения светоизлучающее устройство может быть скомпоновано на второй оптически пропускающей монтажной плате. Таким образом, обеспечена высокоскоростная беспроводная связь между монтажными платами или между различными устройствами, смежными друг с другом.

Согласно одному варианту осуществления изобретения каждое из множества электронных устройств может быть скомпоновано в соответственной оптически пропускающей оболочке, причем электронные устройства дополнительно скомпонованы смежно друг к другу в оптически пропускающем корпусе. Оптически пропускающая оболочка предпочтительно представляет собой сферическую оболочку. Множество электронных устройств могут быть скомпонованы отдельно друг от друга, на расстоянии.

Согласно одному варианту осуществления изобретения светопринимающее устройство предпочтительно может быть твердотельным фототранзистором или фотодиодом. Светоизлучающее устройство предпочтительно может быть твердотельным устройством освещения, в котором свет генерируется посредством рекомбинации электронов и дырок. Такое светоизлучающее устройство предпочтительно может быть светоизлучающим диодом. Оптически пропускающее светопринимающее устройство предпочтительно изготавливается из оксида индия, галлия и цинка. Однако оптически пропускающее светопринимающее устройство может быть изготовлено из любого другого пригодного материала. Более того, оптически пропускающие монтажные платы могут быть изготовлены из пластика или стекла. Дополнительно оптический сигнал может быть световым сигналом, содержащим длину волны в любом подходящем интервале длин волн, таких как, например, микроволновые, инфракрасные, видимые, ультрафиолетовые и т.д.

Дополнительные признаки и преимущества настоящего изобретения станут очевидными при изучении приложенной формулы изобретения и следующего далее описания. Специалист в области техники примет во внимание, что различные признаки настоящего изобретения могут быть объединены для создания вариантов осуществления, отличных от тех, что описаны далее, без отклонения от объема охраны настоящего изобретения.

Краткое описание чертежей

Эти и другие аспекты настоящего изобретения будут описаны далее подробно со ссылкой на прилагаемые чертежи, показывающие примерные варианты осуществления изобретения, на которых:

Фиг. 1 иллюстрирует электронное устройство согласно варианту осуществления изобретения, содержащее одну монтажную плату;

Фиг. 2 иллюстрирует электронное устройство согласно варианту осуществления изобретения, содержащее несколько монтажных плат;

Фиг. 3 иллюстрирует электронное устройство согласно варианту осуществления изобретения; и

Фиг. 4 иллюстрирует разобранный вид электронного устройства согласно варианту осуществления изобретения.

Описание примерных вариантов осуществления настоящего изобретения

В следующем далее описании настоящее изобретение описывается со ссылкой на примерные применения. Однако следует отметить, что это никоим образом не ограничивает объем охраны изобретения, которое равно применимо в других применениях, таких как осветительные устройства, светодиодные лампы, кодированные осветительные устройства, мобильные телефоны, часы, индикаторы на лобовом стекле, телевизионные приемники, дисплеи и игры.

Фиг. 1 иллюстрирует примерный вариант осуществления электронного устройства 101 в соответствии с изобретением в виде компьютерной шины 101. Фиг. 1 показывает монтажную плату 105, блок 104 обработки, множество светоизлучающих устройств 102 и множество оптически пропускающих светопринимающих устройств 103. Светопринимающие устройства 103 являются оптически пропускающими и скомпонованы на монтажной плате 105, которая также оптически пропускающая. Светоизлучающие устройства 102 также скомпонованы на монтажной плате 105. Светоизлучающие устройства 102 связываются со светопринимающими устройствами 103 посредством оптических сигналов, которые могут приниматься по меньшей мере одним из светопринимающих устройств 103. В проиллюстрированном варианте осуществления на Фиг. 1 оптический сигнал может распространяться не направленно от светоизлучающих устройств 102 на по меньшей мере одно из светопринимающих устройств 103 и может распространяться через и/или внутри оптически пропускающего компонента, в этом случае, оптически пропускающей монтажной платы 105. Светоизлучающие устройства 102 предпочтительно представляют собой светоизлучающие диоды, и светопринимающие устройства 103 предпочтительно представляют собой фотодиоды или фототранзисторы. Светоизлучающие устройства 102 могут в некоторых вариантах осуществления быть оптически пропускающими.

Фиг. 2 иллюстрирует примерный вариант осуществления изобретения, где несколько монтажных плат 201-203 уложены одна над другой в корпусе 204. Каждая из монтажных плат 201-203 содержит соответственное светоизлучающее устройство 205-207 и светопринимающее устройство 208-210. Монтажные платы 201-203 и светопринимающие устройства 208-210 являются оптически пропускающими. Как проиллюстрировано на Фиг. 2, оптический сигнал 212, излучаемый светоизлучающим устройством 205, скомпонованном на нижней плате 201, может распространяться не направленно через оптически пропускающую плату 202 и через оптически пропускающее светопринимающее устройство 210, чтобы быть принятым светопринимающим устройством 208, скомпонованным на монтажной плате 203. Оптический сигнал 212, излучаемый светоизлучающим устройством 205, излучается во всех направлениях. Оптический сигнал 212 в связи с этим также достигает светопринимающего устройства 209, скомпонованного на плате 201. Таким образом, связь обеспечивается более чем в одном направлении, то есть светопринимающие устройства, скомпонованные на той же плате 201, что и светоизлучающее устройство 205, или светопринимающие устройства, скомпонованные на платах, скомпонованных, например, выше или ниже платы 201 светоизлучающего устройства 205, могут принимать излучаемый оптический сигнал 212. Светоизлучающие устройства 205-207 могут быть оптически пропускающими. В таком случае оптический сигнал 212, излучаемый светоизлучающим устройством 205, излучается во всех направлениях. На Фиг. 2 каждое из светоизлучающих устройств 205-207 и светопринимающих устройств 208-210 может быть соединено с соответственными интегральными схемами, обеспечивая беспроводную связь между интегральными схемами, скомпонованными на различных монтажных платах 201-203.

На Фиг. 2 альтернативный вариант осуществления электронного устройства 200 может содержать светоизлучающее устройство 214, скомпонованное снаружи корпуса 204. В этом варианте осуществления корпус 204 является оптически пропускающим. Внешнее светоизлучающее устройство 214 может излучать оптический сигнал 216, который принимается по меньшей мере одним из оптически пропускающих светопринимающих устройств 208-210, скомпонованных на соответственной оптически пропускающей монтажной плате 201-203. Оптический сигнал распространяется не направленно от внешнего светоизлучающего устройства 214 на по меньшей мере одно из светопринимающих устройств 208-210. Функция передачи данных обеспечивается вариантом осуществления, имеющим внешнее светоизлучающее устройство 214, передающее оптический сигнал 216 на несколько светопринимающих устройств 208-210.

Фиг. 3 иллюстрирует другой вариант осуществления электронного устройства 300 согласно изобретению, где множество оптически пропускающих сферических конструкций 302 скомпоновано в прозрачном корпусе 301. Каждая из сферических конструкций 302 содержит светоизлучающее устройство 303, оптически пропускающее светопринимающее устройство 304, оптически пропускающий блок 305 обработки и оптически пропускающую батарею 306. Конструкция 302 может быть изготовлена из оптически пропускающего пластика. Оптически пропускающие сферические конструкции 302 могут быть произвольно скомпонованы в контейнере 301, все же обеспечивая ненаправленное распространение оптического сигнала от светоизлучающего устройства на светопринимающее устройство, скомпонованные в различных сферических конструкциях. Например, как показано на Фиг. 3, оптический сигнал 309, излучаемый светоизлучающим устройством, скомпонованным в сферической конструкции 310, принимается светопринимающим устройством, скомпонованным в удаленной сферической конструкции 311. Световой сигнал излучается во всех направлениях, свет может в связи с этим также достигать других светопринимающих устройств, скомпонованных в других сферических конструкциях, например, светопринимающее устройство, скомпонованное в удаленной сферической конструкции 312. Светоизлучающее устройство 303 может быть оптически пропускающим в некоторых вариантах осуществления. Более того, сферические конструкции 302 могут в принципе иметь любую форму, например, эллипсоидную, кубическую или произвольную форму. Вариант осуществления, проиллюстрированный на Фиг. 3, может использоваться, например, для интеллектуальных кодированных осветительных устройств или для применений высокопроизводительной параллельной вычислительной обработки.

На Фиг. 3 альтернативный вариант осуществления может содержать светоизлучающее устройство 314, скомпонованное снаружи прозрачного корпуса 301. Внешнее светоизлучающее устройство 314 может излучать оптический сигнал 316, который принимается по меньшей мере одним оптически пропускающим светопринимающим устройством, скомпонованным, например, в оптически пропускающей сфере 313. Оптический сигнал распространяется не направленно от внешнего светоизлучающего устройства 314 на светопринимающее устройство сферической конструкции 313 или любое из других светопринимающих устройств, скомпонованных в любой из оптически пропускающих сфер 302. Вариант осуществления на Фиг. 3 может использоваться в функции передачи данных при наличии внешнего светоизлучающего устройства 314, связывающегося с несколькими светопринимающими устройствами.

Фиг. 4 иллюстрирует примерный вариант осуществления электронного устройства 400 согласно изобретению в виде интегральной схемы 400. Интегральная схема содержит несколько слоев 402-404 из оптически пропускающего материала, причем каждый слой содержит соответственные светоизлучающие устройства 405-410 и оптически пропускающие светопринимающие устройства 413-418. Корпус 420 заключает интегральную схему 400. Связь внутри интегральной схемы 400 обеспечивается передачей оптического сигнала 422, например, от светоизлучающего устройства 406 в слое 402 на светопринимающее устройство 417 в слое 404. На Фиг. 4 оптический сигнал 422, излучаемый светоизлучающим устройством 406, распространяется ненаправленно через оптически пропускающие компоненты в виде оптически пропускающего слоя 403 и оптически пропускающее светопринимающее устройство 416, чтобы быть принятым светопринимающим устройством 417, скомпонованным в слое 404. В некоторых вариантах осуществления корпус 420 и подложка 424 являются оптически пропускающими, что обеспечивает прием оптических сигналов 426, излучаемых внешним светоизлучающим устройством, светопринимающим устройством 413 (или любым из других светопринимающих устройств 413-418) интегральной схемы 400. Дополнительно изменения раскрытых вариантов осуществления могут быть понятны и выполнены специалистом при осуществлении заявленного изобретения из изучения чертежей, раскрытия и приложенной формулы изобретения. Например, оптически пропускающий компонент может быть любым из светопринимающих устройств, светоизлучающих устройств, монтажных плат, подложек и т.д., через которые оптический сигнал может распространяться.

В пунктах формулы изобретения слово «содержащий» не исключает другие элементы или этапы, а единственное число не исключает множественное число. Сам по себе тот факт, что определенные меры перечислены во взаимно различных зависимых пунктах формулы изобретения, не указывает на то, что комбинация этих мер не может использоваться для достижения преимущества.

Подводя итоги, обеспечено электронное устройство 101, 200, 300, 400, содержащее оптически пропускающие электрические компоненты 102, 103, 205-210, 303, 304, 405-410, 413-418 и оптически пропускающие вычислительные конструкции, такие как платы 105, 201-203 или оболочки 302, 311-313. Компоненты электронного устройства связываются через оптические сигналы 212, 214, 309, 314, 422, 428, которые свободно распространяются внутри электронного устройства. То есть оптические сигналы не направлены и могут перемещаться или не перемещаться через оптически пропускающие конструкции и компоненты. Это обеспечивает увеличенные каналы связи и уменьшенное количество физических соединений между различными частями электронного устройства. Компоненты могут быть скомпонованы в одной плоскости или на трехмерной схеме и все же связываются посредством световых сигналов. Изобретение обеспечивает адаптивную схему электронного устройства, которая является легко конструируемой.

Изобретение относится к технике связи и может использоваться в системах оптической связи. Технический результат состоит в повышении пропускной способности каналов связи. Для этого устройство передачи и приема содержит пропускающие оптический сигнал электрические компоненты и оптически пропускающие вычислительные конструкции, такие как платы или оболочки. Компоненты электронного устройства связываются посредством оптических сигналов, которые свободно распространяются внутри электронного устройства. То есть, оптические сигналы не направлены и могут перемещаться или не перемещаться через оптически пропускающие конструкции и компоненты. Компоненты скомпонованы в одной плоскости или в трехмерной схеме и все же связываются посредством световых сигналов. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Электронное устройство (101, 200, 300, 400) для передачи и приема оптических сигналов, содержащее:

оптически пропускающее светоизлучающее устройство (102, 205-207, 303, 405-410);

оптически пропускающее светопринимающее устройство (103, 208-210, 304, 413-418), отличающееся тем, что

упомянутое электронное устройство скомпоновано так, что оптический сигнал (212, 216, 309, 316, 422, 428), передаваемый от упомянутого светоизлучающего устройства, распространяется ненаправленно от упомянутого светоизлучающего устройства, принимается упомянутым светопринимающим устройством,

причем часть упомянутого оптического сигнала (212, 216, 309, 316, 422, 428) передается через упомянутое оптически пропускающее светопринимающее устройство.

2. Устройство по п. 1, дополнительно содержащее второе оптически пропускающее светопринимающее устройство (103, 208-210, 304, 413-418), причем упомянутый оптический сигнал передается через упомянутое второе оптически пропускающее светопринимающее устройство.

3. Устройство по п. 1, дополнительно содержащее оптически пропускающую подложку (105, 201-203, 402-404), содержащую упомянутое оптически пропускающее светопринимающее устройство, причем упомянутый оптический сигнал распространяется ненаправленно внутри упомянутой подложки.

4. Устройство по п. 1, дополнительно содержащее оптически пропускающую подложку (105, 201-203, 402-404), и при этом упомянутое светоизлучающее устройство и упомянутое светопринимающее устройство образованы в упомянутой оптически пропускающей подложке так, что упомянутый оптический сигнал распространяется ненаправленно внутри упомянутой подложки.

5. Устройство по п. 1, в котором упомянутое оптически пропускающее светопринимающее устройство выполнено с возможностью приема оптических сигналов, достигающих упомянутого светопринимающего устройства со всех направлений.

6. Устройство по п. 1, в котором упомянутое светоизлучающее устройство является оптически пропускающим и выполнено с возможностью излучения оптических сигналов во всех направлениях.

7. Устройство по п. 1, дополнительно скомпонованное и выполненное так, что упомянутое светоизлучающее устройство (214, 314, 428) скомпоновано отдельно и на расстоянии от упомянутого светопринимающего устройства.

8. Устройство (101, 200) по п. 1, дополнительно содержащее оптически пропускающую монтажную плату (105, 201-203), причем упомянутое оптически пропускающее светопринимающее устройство скомпоновано на упомянутой оптически пропускающей монтажной плате, и при этом упомянутый оптический сигнал передается через упомянутую оптически пропускающую монтажную плату.

9. Устройство по п. 8, в котором упомянутое светоизлучающее устройство скомпоновано на второй оптически пропускающей монтажной плате.

10. Устройство по любому из предыдущих пунктов, в котором упомянутое оптически пропускающее светопринимающее устройство изготовлено из оксида индия, галлия и цинка.

11. Устройство по п. 1, в котором упомянутое светоизлучающее устройство представляет собой твердотельное светоизлучающее устройство.

12. Устройство по п. 1, в котором упомянутое светопринимающее устройство представляет собой твердотельный фототранзистор или фотодиод.

13. Вычислительная конструкция для передачи и приема оптических сигналов, содержащая множество электронных устройств по п. 1, каждое из которых скомпоновано в соответственной оптически пропускающей оболочке (302, 311-313), причем упомянутое множество электронных устройств дополнительно скомпоновано смежно друг с другом в оптически пропускающем корпусе (301).

14. Вычислительная конструкция по п. 13, в которой упомянутая оптически пропускающая оболочка является сферической.