CN102738613A - 信号传输系统及使用信号传输系统的电子装置 - Google Patents

Abstract

一种信号传输系统及使用信号传输系统的电子装置。该信号传输系统包含连接器以及插头。连接器包含插孔及设置于连接器内的至少一个端子，端子具有包含至少一部分球面的电性接触区。插头则包含柱状接脚，并且柱状接脚的外表面形成插头的至少一个导电区段。当插头插设于插孔，连接器的端子对应导电区段，且端子的电性接触区接触导电区段而使插头与连接器电性连接并进行信号传输。

Description

信号传输系统及使用信号传输系统的电子装置

技术领域

本发明涉及一种信号传输系统；具体而言，本发明涉及一种可长时间持续传输信号并同时旋转的信号传输系统。

背景技术

已知的信号传输系统可提供电性接触以达到信号传输的目的，因此，信号传输系统中的插头及连接器的端子通常需有良好的固持性以提供稳定而良好的电性接触，如图1所示。已知的信号传输系统虽能提供一般电子装置进行信号传输的需求，然而，因不同电子装置的设计及使用方式，已知的信号传输系统已不再能全然满足所有需求。举例而言，当电子装置在运作及进行信号传输当中同时亦得旋转，则一方50的固持性相对于旋转的另一方90，将增加另一方90旋转时的摩擦阻力，进而造成相互接触的端子及插头间的磨耗而产生金属粉末；或是因此而影响端子或插头金属的导电性。

发明内容

因此，对于信号传输系统中的插头及连接器端子，除了可开发新的高耐磨耗材料以外，本发明选择在结构上进行改良，使得插头与端子能兼具耐磨耗及良好电性接触的特性，而进一步提供电子装置良好及持久的信号传输。

本发明的一目的在于提供一种信号传输系统，可长时间持续传输信号。

本发明的另一目的在于提供一种信号传输系统，可长时间传输大电流等电源信号。

本发明的另一目的在于提供一种信号传输系统，可耐长时间旋转并同时传输信号。

本发明的一信号传输系统包含连接器以及插头。其中连接器具有插孔及设置于连接器内的至少一个端子，端子具有包含至少一部分球面的电性接触区。插头则包含柱状接脚，并且柱状接脚具有至少一个导电区段形成于柱状接脚的外表面。当插头插设于插孔，连接器内的至少一个端子对应至少一个导电区段，且至少一个端子的电性接触区接触至少一个导电区段而使插头与连接器电性连接。

连接器的端子包含本体及滚珠头，且滚珠头部分位于本体中、部分突出于本体的开口外。滚珠头的球面外表面形成端子的电性接触区，并且滚珠头与开口相反的一侧设置弹性装置而使得滚珠头得以沿着本体的轴向发生相对于本体的往复位移。滚珠头的往复位移依据滚珠头所受外力的方向。其中，当滚珠头不受外力时，滚珠头在位置固定的本体上具有第一位置，并且端子此时具有最大长度；当滚珠头受到朝向本体方向的最大外力时，滚珠头则位于第二位置，此时端子具有最小长度。因此滚珠头可位于第一位置至第二位置间轴向上的任何位置。弹性装置搭配滚珠头的设置使插头在插设于插孔的过程中减少对滚珠头的磨损；另一方面则提供滚珠头与插头间良好的接触。

插头的接脚为柱状接脚，柱状接脚具有端部及形成于其外表面的多个导电区段，且多个导电区段沿柱状接脚的轴向排列；相邻导电区段间设置有绝缘层。柱状接脚并且为圆柱状接脚，其上形成的多个环形导电区段可具有相同轴心以及相同或不同的直径；或者，柱状接脚上形成的多个环形导电区段具有不同轴心。其中，这些环形导电区段包含第一导电区段，第一导电区段位于柱状接脚的端部并具有直径相同的第一端及第二端。当柱状接脚自其端部进入插孔而使插头插设于插孔中时，连接器内的端子与导电区段相对应，且柱状接脚的导电区段与端子的电性接触区接触，同时端子滚珠头的位置在第一位置与第二位置之间。

连接器或插头可选择性地转动。当插头相对于静止的连接器转动，则转动中的插头经由电源传输区段接收来自不转动的连接器的电源信号；当连接器相对于静止的插头转动，则转动中的连接器经由电源端子接收来自不转动的插头的电源信号。其中，在转动当中，形成于滚珠头表面的电性接触区与导电区段保持接触，且滚珠头的位置可在第一位置与第二位置之间固定不变或改变。另一方面，连接器或插头的转动产生电性接触区与导电区段的相对位移；然而，由于本发明的电性接触区位于滚珠头表面，因此滚珠头的滚动可减少导电区段与电性接触区相对移动的程度而减少损耗以提供良好的信号传导。

本发明的另一目的在于提供一种使用信号传输系统的电子装置。电子装置包含前述的任一信号传输系统。并且，电子装置进一步包含具有连接器的第一部分以及具有插头的第二部分，第一部分与第二部分通过连接器及插设于插孔中的插头进行信号传输。

为让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。

附图说明

图1为传统连接器的示意图；

图2为本发明信号传输系统的实施例示意图；

图3A-3C为本发明连接器的实施例示意图；

图4A-4B为本发明连接器的另一实施例示意图；

图5A-5B为本发明插头的实施例示意图；

图6为本发明电子装置的实施例示意图。

具体实施方式

本发明提供一种信号传输系统，以及使用此信号传输系统的电子装置。如图2所示，信号传输系统10包含连接器100以及插头200。其中连接器100具有插孔101及设置于插孔周围的至少一个端子130，端子130具有包含至少一部分球面的电性接触区120；插头200则具有接脚220，并且接脚220具有导电区段230形成于接脚220的外表面。当插头200由插孔101开口进入插孔101而插设于连接器中时，也即当插头200插设于插孔101时，连接器100内的端子130与导电区段230相对应，插头200通过导电区段230与端子130的电性接触区120接触而和连接器100电性连接并进行信号传输。其中，信号包含电源信号。电源信号可自连接器100传输至与插头200连接的电子装置，或者，电源信号由插头传送至与连接器100连接以供应电源给使用此信号传输系统的电子装置。

如图3A所示的连接器示意图，连接器100中设置端子1301、端子1302、端子1303及端子1304，其分别具有位于插孔101中的电性接触区1201、电性接触区1202、电性接触区1203及电性接触区1204。端子数目及相应的电性接触区不限于附图中的数量而可依信号传输系统的使用需求进行调整。在本发明较佳实施例中，连接器100所使用的端子为探针式端子(pogo pin)。如图3B所示，探针式端子130包含本体135，本体135在朝向插孔101的一端则具有开口以供探针式端子的部分滚珠头136自开口凸露于本体之外；也即，滚珠头136部分位于本体135内，部分突出于本体135外；其中开口相应滚珠头136而为圆环形，且圆环状开口138的口径小于滚珠头136的球径(于后详述)。另一方面，如图所示，滚珠头136在本体135轴向C的延伸线上。球体状的滚珠头136具有球面的外表面1361；由于滚珠头136位于端子130朝向插孔101之端的缘故，端子130上最接近插孔101的部分位于滚珠头表面1361并以之作为电性接触区120。因此，当例如适当规格的插头(图未示)插设于插孔101中时，插头会与电性接触区120接触而和连接器100产生电性连接；且由于滚珠头136能滚动之故，因此进一步而言，整个滚珠头表面1361皆为电性接触区120。此外，在本体135内部，在轴向C上、滚珠头136与开口138相反的一侧进一步设置例如弹簧或弹片的弹性装置(图未示)。弹性装置与滚珠头136间可直接接触也可设置其它构件而不相接触，也即滚珠头136与其它构件接触，其它构件则与弹性装置接触；其它构件可为例如含有滚珠的构件，其滚珠的设置避免了弹性装置与滚珠头的直接接触而提高滚珠头136的耐磨度。然而无论接触与否，弹性装置的设置使得滚珠头136得以沿着本体135的轴向C发生相对于本体135的往复位移；此外，端子130中除了形成滚珠头136的材料必须为导电材料以外，与滚珠头136具有直接及间接电性连接且位于电讯传输途径上的其它部分也由导电材料形成，例如上述弹性装置。滚珠头与弹性装置的搭配属已知技术，在此不再赘述。

滚珠头136的往复位移依据滚珠头136所受外力的方向。举例来说，滚珠头136所受的外力可因插头进入插孔101与连接器100连接时，插头与滚珠头136间的相互抵触而产生；此时外力使得滚珠头136产生朝向弹性装置的位移，外力经由滚珠头136传送到弹性装置。弹性装置一方面可缓冲滚珠头136受到的外力，另一方面则储蓄弹力，该弹力产生作用于滚珠头136且朝向插孔101方向的作用力，而使滚珠头表面1361的电性接触区120得以密切与插头的导电区段相抵触。当插头离开连接器100插孔101，则滚珠头136上来自插孔101方向的外力消失，因此弹性装置释放弹力而使与其相接触的滚珠头136朝弹性装置的反向位移。此外，如上所述，滚珠头136部分位于本体135内而与设置于本体135内例如弹性装置等构件接触，部分则自本体135的开口138突出于本体135之外，且开口138的口径小于滚珠头136的球径而使得滚珠头136无法自开口138离开本体135。其中，在本发明实施例中，滚珠头136与开口138周围的本体135壁接触，在未受到来自例如上述插孔101方向的外力时，滚珠头136相对于本体135的位置为固定。因此，如图3B所示，当滚珠头136不受外力时，滚珠头136在位置固定的本体135上具有第一位置A，并且端子130此时具有最大长度L，且弹性装置也不受力而具有最大长度。当滚珠头136受到朝向本体135方向的最大外力时，如图3C所示，滚珠头136则位于第二位置B，此时端子130具有最小长度I。因此滚珠头136可位于第一位置A至第二位置B间轴向C上的任何位置。弹性装置搭配滚珠头136的设置使插头200在插设于插孔101的过程中减少对滚珠头136的磨损；另一方面则提供滚珠头136与插头间良好的接触。

在本发明另一实施例中，当端子具有最大长度L时，弹性装置并不具有最大长度且已受力。此时，位于第一位置A的滚珠头136同时受到抵触于开口138周围的本体135壁施加的作用力及来自弹性装置的弹力，因此弹性装置所受的外力来自开口138周围的本体135壁施予滚珠头136的作用力；然而，当端子具有最小长度I时，同上述实施例，滚珠头136则位于第二位置B。滚珠头136也可位于第一位置A至第二位置B间轴向C上的任何位置。

本发明实施例的端子1301～1304分别为接地端子、电源端子、音频或视频端子。如上所述，端子数目可依对于信号传输系统的使用需求进行调整，例如多设置一个接地端子，或者设置分别传输麦克风及耳机音频信号的两个音频端子。其中端子的材料包含铜，且端子滚珠头136的表面1361为球面而形成电性接触区。因此端子1301～端子1304分别具有电性接触区1201、1202、1203及1204以供与插头200电性连接(于后说明)。

再者，多个端子1301-1304可沿插孔101的轴向设置，例如并列设置或交错设置。以本发明的四个端子为例。连接器100中端子1301～1304的设置方式可为如图3A中沿插孔101的轴向在插孔101两侧并列设置，且每侧的端子数目较佳能均衡分配并间隔设置。插孔101两侧分别为例如在同一侧的端子1301(接地端子)与端子1302(电源端子)，以及在另一侧的端子1303(音频端子)与端子1304(视频端子)；此外，端子1301～1304距离插孔101开口自远而近为端子1301～1304以配合插头的导电区段(于后说明)。在不同实施例中，端子130可朝向插孔101中心轴而环绕插孔101设置(也即沿插孔101轴向交错设置)。如图4B所示，端子1301～1304分布于插孔101周围的不同侧，且端子1301～1304的轴向互相垂直。此外，如上所述，端子数目可依对于信号传输系统的使用需求进行调整。此时连接器100的空间需增加以容纳增加的端子；举例来说，如图4B所示，连接器100插孔101的深度相较于图4A增加，以在插孔101的延伸方向上增加一个端子1305；相应地，插头200接脚220的数目也增加以对应于图4B实施例的端子。

图5A所示为插头200示意图。插头200的接脚220为柱状。此处的柱状接脚220意指此接脚220具有朝一方向延伸的构造，且不限于具有特定的几何形状或者平滑的外表面。柱状接脚220具有端部221，当使插头200与连接器100连接时，柱状接脚220通过端部221先进入插孔101而使插头200插设于连接器100中。此外，柱状接脚220较佳为圆柱状，圆柱状接脚220具有至少一个导电区段230形成于接脚220的表面，以和端子130的电性接触区120接触，如图2所示。其中，至少一个导电区段230较佳包含沿着圆柱状接脚220的轴向(即进入插孔101的方向)排列的多个导电区段230，并且相邻导电区段230间设置绝缘层225。圆柱状接脚220的外径(即插头规格)需与插孔101孔径以及端子130的电性接触区120的位置配合。也即，当插头200插设于插孔101中，圆柱状接脚220的导电区段230与端子130的电性接触区120接触，并且端子130滚珠头136的位置在如图3B-3C所示的第一位置A与第二位置B之间。以规格3.5mm的插头200为例，此时插孔101的孔径适当地大于3.5mm；此外，如图3A与5B所示，以规格3.5mm的插头200而言，对应于圆柱状接脚220的导电区段2302、2304的端子1302、1304的电性接触区1202、1204的虚拟连线，与同样对应于圆柱状接脚220的导电区段2301、2303的端子1301、1303的电性接触区1201、1203的虚拟连线(图未示)的垂直距离，在滚珠头136的位置为第一位置A时，较佳小于3.5mm；在滚珠头136的位置为第一位置B时，较佳大于3.5mm。也即，其中滚珠头136位于第一位置A时，滚珠头136与插孔101的相对侧具有最小间距d1较佳小于圆柱状接脚220的柱宽(d1＜例如3.5mm)，滚珠头136位于第二位置B时，滚珠头136与插孔101的相对侧具有最大间距d2较佳大于或等于圆柱状接脚220的柱宽(d2≥例如3.5mm)。

另一方面，接脚220的导电区段230的数目较佳对应于连接器100端子130的数目。然而，若插头200可搭配具有不同端子130数目的连接器100，则接脚220的导电区段230的数目可不相应于其中一个连接器100的端子130数目。在本发明实施例中，插头200的接脚220包含分别对应于连接器100端子1301～1304的导电区段2301、导电区段2302、导电区段2303及2304。因此，导电区段2301在接脚220的最前端，而最先进入插孔101以对应离插孔101开口最远的端子1301；导电区段2304在接脚220的最末端，而最后进入插孔101以对应距离插孔101开口最近的端子1304；如图2所示。也即导电区段2301与接地端子接触，而导电区段2302～2304分别为电源传输区段、音频传输区段及视频传输区段以各别和电源端子、音频及视频端子的电性接触区接触。

当连接器100与插头200进行连接时，弹性装置的设置使滚珠头136能在插头200插设于插孔101的过程中产生位移(朝向本体的位移)而减少滚珠头136的磨损；另一方面，弹性装置也提供弹力以确保滚珠头136电性接触区120与插头200间的良好接触。

另一方面，本发明的连接器100或插头200可选择性地转动。如上所述，插头200的导电区段2301～2304分别和端子1301～1304的电性接触区1201～1204接触而与连接器100电性连接，其中端子1301为电源端子而电性接触区1201为传输电源信号。在较佳实施例中，转动中的插头200经由电源传输区段接收来自不转动的连接器100的电源信号；但在不同实施例中，为转动的连接器100经由电源端子接收来自不转动的插头200的电源信号。

此外，如上所述，插头200的接脚220较佳为圆柱状并且形成有多个导电区段230，因此接脚220及其上形成的环形导电区段230跟着插头200一同旋转。其中，这些环形导电区段230在接脚220的轴向上具有相同或不同长度；此外，这些环形导电区段230较佳具有相同轴心，且这些环形导电区段230中包含了与端部221相邻的第一导电区段。在本实施例中，第一导电区段2301即为导电区段2301，其为最接近柱状接脚220末端的导电区段，并与导电区段2302相邻。第一导电区段2301具有靠近导电区段2302的第一端231、以及靠近端部221的第二端232，且第一端231与第二端232具相同直径，该直径与导电区段2302～2304的直径相等。因此，当插头200转动时，导电区段230旋转所产生的路径为一圆的圆周，且圆的半径等于作为旋转轴的圆柱状接脚220的轴心与端子130电性接触区120的垂直距离；此距离在插头200旋转中不改变，也即端子130滚珠头136相对于本体135的位置在第一位置A与第二位置B间不改变；另一方面，当连接器100转动时，端子130滚珠头136表面的电性接触区120转动的路径也为一圆的圆周，且圆的半径等于圆柱状接脚220轴心与端子130电性接触区120的垂直距离；此距离同样地在连接器100旋转中不改变，也即端子130滚珠头136在第一位置A与第二位置B间的一固定位置。在一变化实施例中，多个环形导电区段230可具有相同或不同的直径。在另外的变化实施例中，柱状接脚220上可形成有不同轴心的环形导电区段230，或者为具相同轴心或不同轴心的例如椭圆环形导电区段230；因此，柱状接脚220的旋转轴与端子130电性接触区120的距离在插头200转动中非固定距离；滚珠头136的位置在插头200旋转中会有周期性的变化而不固定，但也在第一位置A与第二位置B之间，而维持其上电性接触区120与插头200导电区段230的电性接触。

另外，在插头200或连接器100转动当中，由于导电区段230与电性接触区120接触并产生相对移动，因此，一般而言，此相对移动会对端子130电性接触区120及插头200的导电区段230造成损耗。然而，本发明的电性接触区120位于滚珠头表面1361，因此滚珠头136的滚动可减少导电区段230与电性接触区120相对移动的程度而减少损耗以提供良好的信号传导。

图6为本发明中使用信号传输系统的电子装置1。在本实施例中，电子装置1包含第一部分11及第二部分12。第一部分11为可供应电源的底座11’，且具有连接器100；其中底座11’并可进一步与其它信号处理装置13互相连接。第二部分12则为摄影机12’，且具有插头200。摄影机12’的插头200与底座11’的连接器100电性连接且由底座11’供应摄影机12’电源；另一方面，顺应使用需求，摄影机12’的运作状态包含相对于底座11’进行持续性转动；也即信号传输系统10的插头200插设于连接器100插孔101并相对于连接器100转动。因此，信号传输装置10使得在运作状态下需持续转动的电子设备例如本实施例的摄影机12’，也得以持续接收稳定的电源供应而不受转动的影响。此外，运作中的摄影机12’也可持续地将产生的例如音频及视频信号通过信号传输系统10，再经由底座11’进一步传送至与底座11’相连接的信号处理装置13；在不同实施例中，摄影机12’并可进一步通过信号传输系统10接收其它信号，例如来自与底座11’相连的控制单元(图未示)的控制信号。

此外，在不同实施例中，电子装置的第一部分可为在运作状态下会旋转且具有连接器的部分；第二部分则供应电源并具有插头插设于连接器插孔以和第一部分电性连接。此时，第一部分相对于第二部分旋转，并且第一部分也可持续接收稳定的电源供应而不受转动的影响。

本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本发明的范围。相反地，包含于权利要求书的精神及范围内的修改及均等设置均包含于本发明的范围内。

Claims (23)

1.一种信号传输系统，其特征在于，包含：

连接器，包含插孔及至少一个端子，上述至少一个端子设置于上述连接器内且具有包含至少一部分球面的电性接触区；以及

插头，上述插头包含柱状接脚，上述柱状接脚具有至少一个导电区段形成于上述柱状接脚的外表面，

其中当上述插头插设于上述插孔，上述连接器内的上述至少一个端子对应上述至少一个导电区段，且上述至少一个端子的上述电性接触区接触上述至少一个导电区段而使上述插头与上述连接器电性连接。

2.根据权利要求1所述的信号传输系统，其特征在于，上述柱状接脚具有端部，上述柱状接脚自上述端部进入上述插孔而使上述插头插设于上述连接器中。

3.根据权利要求2所述的信号传输系统，其特征在于，上述柱状接脚具有多个导电区段形成于上述柱状接脚的外表面，上述多个导电区段沿上述柱状接脚的轴向排列。

4.根据权利要求3所述的信号传输系统，其特征在于，上述多个导电区段为沿上述轴向具有相同或不同长度的多个环形导电区段。

5.根据权利要求4所述的信号传输系统，其特征在于，上述多个导电区段为多个具有相同轴心的环形导电区段。

6.根据权利要求4所述的信号传输系统，其特征在于，上述多个环形导电区段包含第一导电区段，上述第一导电区段位于上述端部并分别具有第一端与第二端，且上述第一导电区段的上述第一端与上述第二端具有相同直径。

7.根据权利要求4所述的信号传输系统，其特征在于，上述多个导电区段为多个具有不同直径的环形导电区段。

8.根据权利要求4所述的信号传输系统，其特征在于，上述多个导电区段为多个具有不同轴心的环形导电区段。

9.根据权利要求3所述的信号传输系统，其特征在于，上述多个导电区段间的相邻两者间具有绝缘层。

10.根据权利要求1所述的信号传输系统，其特征在于，上述至少一个导电区段包含电源传输区段、音频传输区段或视频传输区段，且上述至少一个端子包含对应于上述电源传输区段、上述音频传输区段及上述视频传输区段的电源端子、音频端子或视频端子。

11.根据权利要求1所述的信号传输系统，其特征在于，上述至少一个端子为探针式端子。

12.根据权利要求11所述的信号传输系统，其特征在于，上述至少一个端子具有滚珠头，且上述电性接触区位于上述滚珠头表面。

13.根据权利要求12所述的信号传输系统，其特征在于，上述至少一个端子进一步包含本体及弹性装置，上述本体包含开口，上述滚珠头位于上述本体轴向上且部分自上述开口露出于上述本体外，上述滚珠头的球径大于上述开口的口径。

14.根据权利要求13所述的信号传输系统，其特征在于，上述插头相对于上述连接器旋转，上述弹性装置使上述滚珠头的上述电性接触区与上述柱状接脚的上述导电区段保持电性接触。

15.根据权利要求13所述的信号传输系统，其特征在于，上述弹性装置设置于上述本体内，使上述滚珠头顺应上述柱状接脚与上述插孔的相对关系而相对于上述本体轴向弹性位移。

16.根据权利要求15所述的信号传输系统，其特征在于，上述滚珠头轴向弹性位移于第一位置及第二位置间，其中上述滚珠头位于上述第一位置时，上述滚珠头与上述插孔的相对侧具有最小间距，上述滚珠头位于上述第二位置时，上述滚珠头与上述插孔的相对侧具有最大间距。

17.根据权利要求16所述的信号传输系统，其特征在于，上述滚珠头位于上述第一位置时，上述滚珠头与上述插孔的相对侧具有的上述最小间距小于上述柱状接脚的柱宽，上述滚珠头位于上述第二位置时，上述滚珠头与上述插孔的相对侧具有的上述最大间距大于或等于上述柱状接脚的柱宽。

18.根据权利要求13所述的信号传输系统，其特征在于，上述弹性装置通过至少一个构件与上述滚珠头电性连接。

19.根据权利要求1所述的信号传输系统，其特征在于，上述连接器包含多个端子，上述多个端子沿上述插孔的轴向设置。

20.根据权利要求19所述的信号传输系统，其特征在于，上述多个端子沿上述插孔的轴向交错设置或并列设置。

21.一种电子装置，其特征在于，包含：

权利要求1至20项中任一项所记载的信号传输系统；

其中，上述电子装置进一步包含具有上述连接器的第一部分以及具有上述插头的第二部分，上述第一部分与上述第二部分通过上述连接器及插设于上述插孔中的上述插头进行信号传输。

22.根据权利要求21所述的电子装置，其特征在于，上述至少一个导电区段接收来自上述连接器的电源信号。

23.根据权利要求22所述的电子装置，其特征在于，上述第二部分相对于上述第一部分旋转。

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