用于AOC有源光缆的可拆卸多媒体插头的制作方法

用于aoc有源光缆的可拆卸多媒体插头
技术领域
1.本发明涉及一种消费者导向的易于拆卸的连接系统，用于未压缩的视频和数据在远距离上的光传输或高速传输，特别地，涉及一种易于连接和更换多媒体光学端子的即插即用的光传输器(optical transmitter)和即插即用的光接收器。


背景技术：

2.如今，穿过墙壁、管道和干式墙的视频分发需要在墙板后面定制大型电路，也称为hdmi墙板延长器，其复杂、昂贵并且需要通向持久电源的墙内布线，从而产生了墙内发热和每月账单上的持续电量消耗。另外，这些“hdmi延长器”通常利用cat-5、cat-6、cat-7或cat-8铜缆工作，这些铜缆需要压缩视频质量，这是由于没有cat-x线缆可以提供4k hd120fps或新的8k hdmi 2.1所需的每秒48千兆比特的新视频带宽。
3.因此，需要一种传输系统，该传输系统可以在远距离上传输大量数据而没有任何明显的衰减，并且可以用于传输未压缩的高带宽视频数据。
4.如今的消费者需要只有例如光纤的专业支持才能承载的大量数据。一方面消费者需要用于高配置线缆的连接，另一方面该连接有必要是易于使用和可互换的。换句话说，消费者需要易于家庭使用的光纤技术。
5.因此，需要一种消费级的易于拆卸的连接系统，该系统可以易于消费者使用，但具有高度专业化光纤技术的技术速度和可靠性。
6.由于专业化技术提供给了非专业的消费者使用，通向源设备和最终设备的插头可能会在干式墙或管道中被拉引时损坏或故障，可能会由于被强行插入插座或任何其他引起劣化或磨损的原因而被损伤、损坏。
7.因此，需要一种消费级的易于拆卸的连接系统，该系统在发生故障的情况下可以更换，而没有更换已经被拉引入墙壁或管道中的全部线缆的负担。
8.最终用户需要与hdmi标准相关的所有功能，包括但不限于含有cec和arc/earc的hdmi 2.1。
9.因此，需要一种不减少或修改标准hdmi功能的可拆卸连接。
10.光学端子内部具有光学激光转换器。在传输器和接收器中使用的激光器，其使用寿命为10,000至50,000小时，具体取决于激光器的质量。10,000小时后，激光器开始衰退。相反，光纤线缆本身可以在任何管道或者干式墙中或者甚至在海底连续使用25年都不会出现问题。
11.因此，需要一种能够从光纤线缆拆卸的传输器和接收器，该传输器和接收器可以更换和维护，而无需更换已经在墙壁或管道中拉引就位且具有十倍于传输器端子和接收器端子的预期寿命的线缆。
12.hdmi连接器标准尺寸可能较大，无法进入管道或干式墙。使附接到hdmi标准线缆的hdmi标准插头进入墙壁和管道中可能是困难的，更不用说在墙壁内拉引时，连接器可能从线缆脱落。基于光纤的hdmi无法在现场进行维修，需要将线缆拉引出并更换。
13.因此，需要一种可拆卸的连接，其使得线缆较小，便于在墙壁/管道中拉引线缆，并且连接器可以在线缆就位之后增设。
14.在施工期间，多媒体线缆在墙壁尚未完工时被拉引。在施工的最后阶段，诸如hdmi之类的精密线缆可能会损坏。光纤连接器上的hdmi无法在现场维修。
15.因此，需要一种可拆卸的连接器，该可拆卸的连接器可以附接到在施工和装饰完成之后已经在墙壁上就位的线缆，以保持传输器端子/接收器端子的完整性。


技术实现要素：

16.因此，本发明的主要目的是涉及用于在长距离上高速传输未压缩的视频和数据的光传输系统的可拆卸连接器。
17.在本文公开的一个方面是一种用于在长距离上高速传输未压缩的视频和数据的光传输系统的可拆卸连接器，其包括可拆卸的光传输器和可拆卸的光接收器。可拆卸的光传输器可以接收来自源设备的电信号并将电信号转换为通过光纤进行传输的光信号。可拆卸的光接收器可以接收来自光纤的光信号，并将光信号转换为用于目标媒体设备的电信号。
18.在一方面，本文公开的可拆卸的光传输系统可以直接由源设备供电，因此仅在使用时才消耗电力。这样可节约能源，并且系统不会不必要地变热。
19.在一方面，本文公开的可拆卸的光传输系统可以从外部usb供电以实现更高的性能。
20.在一方面，本文公开的可拆卸的光传输系统可以直接由源设备供电，并且可以具有用于cec、arc/earc及其未来或类似演变的次级输出。
21.在一方面，可拆卸的光传输器包括传输电路、用于与源设备联接的第一接口以及将来自源设备的电信号转换为光信号的垂直腔表面发射激光器(vcsel)。在一种情况下，第一接口可以是用于接收hdmi电信号的hdmi接口。在一种情况下，第一接口可以是用于接收usb电信号的usb接口。
22.在一种情况下，光接收器包括用于将光信号转换回电信号的接收电路、用于将接收电路与目标设备联接的第二接口。在一种情况下，第二接口与第一接口相同。例如，当第一接口是hdmi时，第二接口也是hdmi。
23.在一种情况下，所有信号都通过光纤承载。
24.在一种情况下，信号部分地由光纤承载并且部分地由铜承载。
25.根据以下详细描述，本文实施例的这些和其他目的以及优点将变得明显。
附图说明
26.结合在本文中的附图构成说明书的一部分，并且示出了本发明的实施例。附图连同说明书一起进一步解释了本发明的原理，并使相关领域的技术人员能够制造和使用本发明。
27.图1是根据本发明的一实施例的具有hdmi接口的光传输器的立体图；
28.图2是根据本发明的一实施例的具有hdmi接口的光接收器的正视图；
29.图3是根据本发明的一实施例的具有usb接口的光传输器的立体图；
30.图4是根据本发明的一实施例的具有usb接口的光接收器的立体图；
31.图5示出了需要反映hdmi标准的电连接、或数据连接或红外连接；
32.图6、图7、图8和图9是实施例的不同示例；
33.图10、图11是vcsel转换器的图。
具体实施方式
34.现在将在下文中更全面地描述主题。然而，主题可以以各种不同的形式来实施，因此，涵盖或要求保护的主题旨在被解释为不限于在此阐述的任何示例性实施例；提供示例性实施例仅仅是为了说明。同样，旨在要求保护或涵盖的主题的合理地广泛的范围。其中，例如，主题可以实施为装置及其使用方法。因此，以下详细描述并非旨在限制。
35.词语“示例性”在本文中用来表示“用作示例、实例或说明。”本文中描述为“示例性”的任何实施例不一定被解释为比其他实施例优选或有利。同样，术语“本发明的实施例”并不要求本发明的所有实施例都包括所讨论的特征、优势或操作方式。
36.本文所使用的术语仅出于描述特定实施例的目的，并且不旨在限制本发明的实施例。如本文所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”也旨在包括复数形式，除非上下文另外明确指出。将进一步理解的是，当在本文中使用时，术语“包括”、“包含”、“具有”和/或“具备”是指存在所陈述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件，但不排除存在或增加一个或更多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其组合。
37.以下详细描述包括实施本发明的示例性实施例的最佳当前设想的方式。该描述不是限制性的，而仅仅是出于说明本发明的一般原理的目的，因为本发明的范围将由任何所得专利的允许的权利要求最佳地限定。
38.以下详细描述参照附图进行描述，其中，相似的附图标记始终用于指代相似的元件。在下面的描述中，出于解释的目的，可以阐述具体细节以便提供对主题创新的透彻理解。然而，显然的是，可以在没有这些具体细节的情况下实践所要求保护的主题。在其他情况下，在框图中示出公知的结构和装置，以便于描述主题创新。此外，附图可以不是按比例绘制的。
39.现在参考图1，其是根据本发明的一种实施方式的光传输器101的立体图。光传输器101被示出为被包括在包围传输电路和激光器的不同型号的壳体中。光传输器101提供长距离(例如1000英尺及更长距离)上的高带宽数据传输而没有任何延迟。光传输器101可以通过光纤线缆传输全速未压缩视频数据。光传输器101可以由源设备(例如机顶盒)供电。在一种实施方式中，激光器可以采用vcsel激光器技术，其可以将hdmi电信号、显示端口电信号或usb电信号转换为光信号。光纤对光信号在长达1000英尺的距离上的衰减可忽略不计，因此允许4k 分辨率的未压缩视频数据传输1000英尺以上，而没有任何明显的延迟。应当注意，在不背离本发明的范围的情况下，可以使用本领域技术人员已知的用于将电信号转换为光信号以便通过光纤线缆传输光信号的任何其他激光器。除了激光器之外，在不背离本发明的范围的情况下，可以使用本领域技术人员已知的用于将电信号转换为光信号以便通过光纤线缆传输光信号的任何技术。
40.一方面，光传输器101可以通过光纤线缆传输音频和视频数据以及控制信号。另外，相较而言，光传输器101比常规的hdmi扩展器或显示端口扩展器消耗的电力要少得多，
因此可以由源设备本身供电。因此，光传输器101仅在使用时消耗电力，从而节约能源。
41.参照图1，可以看到从壳体101延伸的四个光学连接器110。光学连接器110可以可拆卸地连接到任何标准光纤线缆，从而使得所公开的光传输系统是通用的。连接器110允许标准光纤线缆被拆卸和更换。标准光纤线缆可以是任何可商购的光纤线缆，其可以配备与光传输器101的连接器110兼容的连接器。例如，可以使用如图1所示的lc om3连接器，这种连接器既经济又容易获得。四个光纤111可以是带有lc连接器的单个光纤，或通向单个标准mpo连接器的四到六个光纤。光学连接器110可以是任何其他数量的光纤，4个光纤是用于4k视频的最佳数量，但用单个光纤完成以及用更多个光纤完成是可能的。
42.连接器110被示出为通过光纤线缆111连接到传输电路，光纤线缆111被示出为从壳体101中出来，因此其已经变成“向上”进入电气管道(electrical conduits)，从而避免了在将墙板闭合至墙板盒时弯曲和破坏光纤。壳体101是紧凑的，因此它可以配装到任何现有的tv、设备、梯形插座(keystone)或墙板上，而无需进行变型。壳体101可以由塑料、金属和类似材料制成。优选地，壳体的材料可以提供抵抗emi干扰的屏蔽。可替代地，可以在壳体上设置一层这种材料以隔离干扰。此外，壳体定尺寸为易于配装到标准插座上。接口、hdmi接口、显示端口(display port)接口、usb(各种版本)接口或雷电(thunderbolt)接口可以与标准墙板的梯形插座、av接收器或tv配准。本文公开的光传输器或光接收器与可商购的标准插座兼容。带有外部光学连接器的壳体足够紧凑，以易于配装到标准墙板内或附接在tv背面。
43.图1所示的接口102是能够具有双重特征的电接口；接口102可用于承载cec或arc/earc信号，而在不需要那些信号时接口102可以用作数据通道或命令通道。接口102可以是7引脚连接器，也可以是3.5mm插孔或任何其他形式。为了符合hdmi标准，接口102具有特定的引出线(pinout)，如图1所示。铜缆103、106和108必须是绞合的并且是屏蔽式的，具有重叠25％的铝箔，以避免干扰和信号损失。
44.取决于hdmi中所需的信号，可拆卸的光传输器101可以连接到4或6个光纤。光纤可以具有任何光学端子110。
45.光学端子110连接到线缆上的相同类型的端子，该线缆由与传输器的光纤和电线相同的光纤和电线组成。端子110可以连接到壳体外部的光纤延长线111上，或者可以直接附接到壳体101上。
46.连接器110和102可以呈图6的带有猪尾形线(pigtail)的形式，或者呈图7的位于紧凑型连接器中的形式(其中线缆插头集成在硬质壳体中)，或者可以呈图8的集成在标准梯形插座壳体中的形式，或者可以呈图9的集成在墙板壳体中的形式，或者可以呈任何其他外部形式或在任何其他壳体中。
47.连接器110和102的类型可以是任何的光学连接器和电气连接器，例如但不限于lc连接器、mpo连接器、3.5mm插孔、jtag或任何其他可用和可拆卸的插头。
48.现在参考图2，其是根据本发明的一种实施方式的光接收器503的立体图。光接收器503被示出为被包括在包围接收电路和激光器的不同型号的壳体中。光接收器503提供长距离(例如1000英尺及更长距离)上的高带宽数据传输而没有任何延迟。光接收器503可以通过光纤线缆传输全速未压缩视频数据。光接收器503可以由源设备(例如机顶盒)供电。在一种实施方式中，激光器可以采用vcsel激光器技术，其可以将hdmi(或显示端口，或usb)电
信号转换为光信号。光纤对光信号在长达1000英尺的距离上的衰减可忽略不计，因此允许4k 分辨率的未压缩视频数据传输1000英尺以上，而没有任何明显的延迟。应当注意，在不背离本发明范围的情况下，可以使用本领域技术人员已知的用于将电信号转换为光信号以及将光信号转换为电信号以便通过光纤线缆传输/接收光信号的任何其他激光器。除了激光器之外，在不背离本发明范围的情况下，可以使用本领域技术人员已知的用于将电信号转换为光信号以便通过光纤线缆接收光信号的任何技术。
49.一方面，光接收器503可以通过光纤线缆接收音频和视频数据以及控制信号。另外，相较而言，光接收器503比常规的hdmi扩展器或显示扩展器消耗的电力要少得多，因此可以由源设备本身供电。因此，光接收器503仅在使用时消耗电力，从而节约能源。
50.参照图2，可以看到从壳体503延伸的四个光学连接器502。光学连接器502可以可拆卸地连接到任何标准光纤线缆，从而使得所公开的光传输系统是通用的。连接器502允许标准光纤线缆被拆卸和更换。标准光纤线缆可以是任何可商购的光纤线缆，其可以配备与光接收器503的连接器502兼容的连接器。例如，可以使用如图1所示的lc om3连接器，这种连接器既经济又容易获得，但可以无缝地使用mpo连接器。在不背离本发明范围的情况下，四个光纤502可以是带有lc连接器的单个光纤或通向单个标准mpo连接器的四到六个光纤，或者可以是带有可拆卸连接器的不同数量的光纤。
51.连接器502被示出为通过光纤线缆连接到接收电路，光纤线缆被示出为从壳体503中出来，并且可以变成“向上”进入电气管道，从而避免在将墙板闭合至墙板盒时弯曲和破坏光纤。壳体503是紧凑的，因此它可以配装到任何现有的tv、设备、梯形插座或墙板上，而无需进行变型。壳体503可以由塑料、金属和类似材料制成。优选地，壳体的材料可以提供抵抗emi干扰的屏蔽。在不背离本发明的范围的情况下，502至503的连接可以借助于在壳体503外部的光纤线缆，或者502可以在壳体本身中。
52.可替代地，可以在壳体上设置一层这种材料以隔离干扰。此外，壳体定尺寸为易于配装到标准插座上。hdmi接口或usb接口可以与标准墙板的梯形插座、av接收器或tv配准。本文公开的光传输器或光接收器与可商购的标准插座兼容。带有外部光学连接器的壳体足够紧凑，以易于配装到标准墙板内或附接在tv背面。
53.图2所示的接口504是能够具有双重特征的电接口；接口504可用于承载cec或earc信号，而在不需要那些信号时接口504可以用作数据通道或命令通道。接口504可以是7引脚连接器，也可以是3.5mm插孔或任何其他形式。为了符合hdmi标准，接口504具有特定的引出线，如图2所示。铜缆505、507和509必须是绞合的并且是屏蔽式的，具有重叠25％的铝箔，以避免干扰和信号损失。
54.取决于hdmi中所需的信号，可拆卸的光接收器503可以连接到4或6个光纤。在不背离本发明范围的情况下，光纤可以具有任何光学端子。
55.光学端子502连接到线缆上的相同类型的端子，该线缆由与传输器的光纤和电线相同的光纤和电线组成。端子502可以连接到壳体外部的光纤延长线111上，或者可以直接附接到壳体101上。
56.连接器504和502呈图6的带有猪尾形线的形式，或者呈图7的位于紧凑型连接器中的形式(其中线缆插头集成在硬质壳体中)，或者可以呈图8的集成在标准梯形插座壳体中的形式，或者可以呈图9的集成在墙板壳体中的形式，或者可以呈任何其他外部形式或在任
何其他壳体中。
57.连接器504和502的类型可以是任何的光学连接器和电气连接器，例如但不限于lc连接器、mpo连接器、3.5mm插孔、jtag或任何其他可用和可拆卸的插头。
58.图3与图1相同，但是示出了usb传输连接而不是hdmi。另外，与用于hdmi的四个光学连接器不同，两个光学连接器407可以传输最新的usb 3.x标准和即将到来的4.x标准的比特率。在不背离本发明范围的情况下，连接器的数量取决于来自源设备的输入，并且连接器的数量可以变化。此外，还示出了具有3个电引脚的端口401。
59.图3与图1不同，因为usb需要不同数量的连接。与图1的器件101不同，连接器401仅具有3个铜缆402、403、404，以处理热插拔和电力供应。在不背离本发明范围的情况下，连接器401可以呈jtag、usbc、雷电接口、3.5mm或任何其他端子的形式。两个电线可能是足够的，但是由于usb会使用大量电力(为手机充电、打开控制器等等)，我们高度推荐使用3个引脚，其中2个电线用于具有更大毫安电流的 5vdc以及通过线缆接地导体(drain conductor)和屏蔽箔进行接地，以获得更大的毫安电流。
60.图3示出了2个光纤407，光纤407连接到usb壳体传输器408，其可以是公或母的。
61.连接器401和407可以呈图6的带有猪尾形线的形式，或者呈图7的位于紧凑型连接器中的形式(其中线缆插头集成在硬质壳体中)，或者可以呈图8的集成在标准梯形插座壳体中的形式，或者可以呈图9的集成在墙板壳体中的形式，或者可以呈任何其他外部形式或在任何其他壳体中。
62.连接器401和407的类型可以是任何的光学连接器和电气连接器，例如但不限于lc连接器、mpo连接器、3.5mm插孔、jtag或任何其他可用和可拆卸的插头。
63.图4与图2相同，但是示出了usb接收连接而不是hdmi。另外，与用于hdmi的四个光学连接器不同，两个光学连接器205可以传输最新的usb 3.x标准和即将到来的4.x标准或雷电接口标准的比特率。在不背离本发明范围的情况下，连接器的数量取决于来自源设备的输入，并且连接器的数量可以变化。此外，还示出了具有3个电引脚的端口202。
64.图4与图2不同，因为usb需要不同数量的连接。与图2的器件504不同，连接器202仅具有3个铜缆201，以处理热插拔和电力供应。在不背离本发明范围的情况下，连接器202可以呈jtag、usbc、3.5mm或任何其他端子的形式。两个电线可能是足够的，但是由于usb会使用大量电力(为手机充电、打开控制器等等)，我们高度推荐使用3个引脚，其中2个电线用于具有更大毫安电流的 5vdc以及通过线缆接地导体和屏蔽箔进行接地，以获得更大的毫安电流。
65.图4示出了2个光纤204，光纤204连接到usb壳体接收器203，其可以是公或母的。
66.在不背离本发明范围的情况下，连接器205和202可以呈图6的带有猪尾形线的形式，或者呈图7的位于紧凑型连接器中的形式(其中线缆插头集成在硬质壳体中)，或者可以呈图8的集成在标准梯形插座壳体中的形式，或者可以呈图9的集成在墙板壳体中的形式，或者可以呈任何其他外部形式或在任何其他壳体中。
67.在不背离本发明范围的情况下，连接器202和205的类型可以是任何光学连接器和电气连接器，例如但不限于lc连接器、mpo连接器、3.5mm插孔、jtag或任何其他可用和可拆卸的插头。
68.图5详细示出了305的引脚，其中301、303和306是绞合的并且是屏蔽式的，具有重
叠25％的铝箔。304和302是单线。
69.图6示出了传输器/接收器可拆卸插头的可能形状。603是hdmi插头或usb插头或雷电插头的壳体，602是从壳体中出来并带有混合的光纤和电线的猪尾形线。在不背离本发明范围的情况下，604是电引出线并且可以是任何形式的电连接器；在不背离本发明范围的情况下，601是光学端子，其可以是lc连接器、mco连接器或任何其他标准连接器的形式。
70.图7示出了替代性的更紧凑的壳体，其中701是hdmi/usb端子或雷电端子，702是壳体的连接电线和光纤的一侧。
71.图8示出了替代性的梯形插座标准壳体的视图，其中801是电线和光学连接器，其可位于壳体的任何一侧，802和804是用以将壳体保持在板中的凹口(dent)；803是usb连接器/hdmi连接器/雷电接口连接器/显示端口连接器。
72.图9示出了替代性的壳体的视图，其中传输器/接收器可以集成在墙板上。901是墙板的正视图、面向房间的一侧；902是连接器(usb/hdmi/雷电接口/显示端口)，并且903示出了用以将板旋拧入墙中的洞。板的背部904具有连接至线缆的连接器906和用以将板旋拧入墙中的洞905。连接器906可以是光学的(mpo、lc或其他)和电气的(任何形式的电插头)。
73.在不背离本发明的范围的情况下，可以采用任何其他壳体形式。
74.图10示出了光传输器/接收器的传输电路610。hdmi接口620被示出为连接到传输电路610。此外，四个连接器640通过四个光缆630连接到电路610。在不背离本发明范围的情况下，四个连接器640可以是4个单独的lc连接器或单个mpo连接器或任何其他连接器。
75.图11是光传输器/接收器的传输电路700，进一步示出了图1和图2所示的端口102和504的七个电引脚。图11还示出了hdmi接口720。七个电引脚允许光传输器和光接收器之间的通信。在图6、图7、图8、图9中示出了光接收器的示例性实施例，但不限于此。
76.在一种实施方式中，本文公开的光传输/接收系统可以基于要覆盖的距离结合单模传输或多模传输。另外，所使用的光纤的类型可以根据期望的带宽和所覆盖的距离而变化。单模传输和多模传输在本领域中是已知的。
77.尽管本发明的前述书面描述使本领域普通技术人员能够制造和使用目前被认为是其最佳方式的方案，但是本领域普通技术人员将理解并领会本文中的具体实施例、方法和示例的变型、组合和等效形式的存在。因此，本发明不应被上述实施例、方法和示例所限制，而是由所请求保护的本发明的范围和精神内的所有实施例和方法所限制。