KR100952914B1 - 회전형 하이브리드 광전 커넥터 모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 회전형 하이브리드 광전 커넥터 모듈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 회전을 하면서 광신호와 전기신호 및 전력을 동시에 전송할 수 있음은 물론 전송신호의 손실을 최소화할 수 있도록 하는 회전형 하이브리드 광전 커넥터 모듈에 관한 것으로, 그 구성은, 선단이 서로 맞닿아 회전할 수 있도록 형성되는 한 쌍의 몸체(200,300)와; 상기 몸체(200,300)의 선단에 서로 마주보도록 내삽되는 렌즈부재(210,310)와; 상기 렌즈부재(210,310)의 선단을 감싸도록 형성하되 내부에는 굴절률 정합물질(211)이 충진되는 밀봉부재(212)와; 상기 몸체(200,300)의 내부를 길이방향으로 관통하여 선단이 서로 맞닿도록 형성되는 적어도 1개 이상의 전력전송라인(220,320)과; 상기 몸체(200,300)의 내부에 형성하되 상기 렌즈부재(210,310)와 연결되어 전달되는 광신호를 결합 및 분리하는 광신호 변환부재(230,330)와; 상기 몸체(200,300)의 내부에 형성하되 상기 광신호 변환부재(230,330)와 연결되어 전달되는 광신호를 전기신호로 변환하거나 반대로 전기신호를 광신호로 변환하는 양방향 전광 변환부재(240,340)를 포함하는 것으로 이루어진다.

광전 커넥터 모듈, 하이브리드, 광신호, 전기신호, 광케이블

Description

회전형 하이브리드 광전 커넥터 모듈{Rotating type hybrid electro-optical connector module}

본 발명은 회전형 하이브리드 광전 커넥터 모듈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 회전을 하면서 광신호와 전기신호 및 전력을 동시에 전송할 수 있음은 물론 전송신호의 손실을 최소화할 수 있도록 하는 회전형 하이브리드 광전 커넥터 모듈에 관한 것이다.

일반적으로 광커넥터는 광섬유를 서로 연결하기 위한 광통신 부품으로, 특히 외부환경의 영향을 받지않고 안전하게 정보를 전송할 수 있음은 물론 전송되는 정보의 손실을 최소화하면서 지정위치까지 정확하게 유도할 수 있는 장점으로 국내외 광산업분야에서 널리 활용되고 있다.

최근 들어 정보화의 급속한 발전으로 선박, 군사, 항공, 자동차, 로봇분야 등에서 광통신의 활용빈도가 증가하고 있으나, 이와 달리 종래의 광커넥터는 고정형태로 자동차, 항공, 로봇 등과 같이 작업위치(관절부, 구동부)에 따라서 자유롭 게 회전해야 하는 산업분야에는 적용할 수 없는 사용상의 한계를 갖게 되었다.

아울러 종래의 광커넥터는 단일코어를 접속하여 단순히 광신호를 전송만 할 뿐 장비의 작동에 필요한 전기신호 및 전력을 동시에 공급할 수 없으므로, 이로 인해 다양한 기능을 요구하는 산업분야에 적용하기가 현실적으로 불가능하여 사용효율 및 활용범위가 극히 제한되는 단점을 갖게 되었다.

특히 종래의 광커넥터는 접속하는 광섬유의 단면을 정확하게 일치시키기가 어려워 삽입손실 및 반사손실이 증가하여 광신호의 전송품질이 저하되는 심각한 문제점을 갖게 되었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로, 작업위치에 따라서 회전과 동시에 광신호와 전기신호 및 전력을 원활하게 전송할 수 있도록 함은 물론, 렌즈부재의 사이를 통과하는 전송신호의 손실을 최소화할 수 있도록 한 회전형 하이브리드 광전 커넥터 모듈을 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명은 선단이 서로 맞닿아 회전할 수 있도록 형성되는 한 쌍의 몸체(200,300)와; 상기 몸체(200,300)의 선단에 서로 마주보도록 내삽되는 렌즈부재(210,310)와; 상기 렌즈부재(210,310)의 선단을 감싸도록 형성하되 내부에는 굴절률 정합물질(211)이 충진되는 밀봉부재(212)와; 상기 몸체(200,300)의 내부를 길이방향으로 관통하여 선단이 서로 맞닿도록 형성되는 적어도 1개 이상의 전력전송라인(220,320)과; 상기 몸체(200,300)의 내부에 형성하되 상기 렌즈부재(210,310)와 연결되어 전달되는 광신호를 결합 및 분리하는 광신호 변환부재(230,330)와; 상기 몸체(200,300)의 내부에 형성하되 상기 광신호 변환부재(230,330)와 연결되어 전달되는 광신호를 전기신호로 변환하거나 반대로 전기신호를 광신호로 변환하는 양방향 전광 변환부재(240,340)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 효과는 첫째, 작업위치에 따라서 자유롭게 회전할 수 있도록 하여 자동차, 항공, 로봇 등과 같은 산업분야에 폭넓게 적용할 수 있는 효과가 있고, 둘째, 광신호는 물론 전기신호 및 전력을 동시에 전송할 수 있도록 하여 사용효율을 증대시킴은 물론 종래와 같이 개별적으로 커넥터를 구비할 필요가 없으므로 경제적인 이익을 창출할 수 있는 효과가 있으며, 셋째, 전송신호의 삽입손실 및 반사손실을 최소화하여 전송품질을 극대화시킴은 물론 손실특성을 개선하여 초고속 데이터를 전송할 수 있는 효과가 있다.

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 기술적 구성을 첨부한 도면에 의해 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명 회전형 하이브리드 광전 커넥터 모듈의 구조를 나타내기 위한 분리 사시도이고, 도 2는 본 발명 회전형 하이브리드 광전 커넥터 모듈의 구조를 나타내기 위한 결합 사시도이며, 도 3은 도 2의 A-A선 단면도이고, 도 4는 본 발명 회전형 하이브리드 광전 커넥터 모듈의 주요부를 나타내기 위한 확대 단면도이며, 도 5는 본 발명 회전형 하이브리드 광전 커넥터 모듈의 작동상태를 나타내기 위한 참고도를 도시한 것이다.

도 1을 참조하면, 상기 양 몸체(200,300)는 선단이 서로 맞닿아 원활하게 회전할 수 있도록 정밀하게 가공함은 물론 부식을 방지할 수 있도록 스테인리스 또는 합성수지재로 제작함이 바람직하다.

이때 상기 일 측의 몸체(300) 선단에는 상기 타 측의 몸체(200) 선단 일부가 내삽되어 회전할 수 있도록 수용부(302)가 형성되고 그 수용부(302)에는 회전부재(301)를 내재시켜 상기 양 몸체(200,300)가 원활하고 안전하게 회전할 수 있도록 하였다.

이를 위해 상기 회전부재(301)는 원활하고 안전한 회전력을 확보할 수 있는 베어링 또는 부시를 사용하였다.

한편, 본 발명의 양 몸체(200,300) 선단에 서로 마주보도록 내삽되는 렌즈부재(210,310)는 광신호를 집광시켜 전송하는 역할을 수행하는 것으로, 이를 위해 상기 렌즈부재(210,310)는 고정밀도를 가지며 전송신호의 전송방향에 관계없이 용이하게 집광을 할 수 있는 광학렌즈를 사용하였다.

이러한 상기 렌즈부재(210,310)는 전송신호의 손실범위에 따라서 구형, GRIN형, 구면형, 비구면형, 원주형, 선구형 및 이를 혼합한 다양한 형태로 적용할 수 있음은 당연하다.

본 발명에서 상기 렌즈부재(210,310)는 도4에 나타낸 바와 같이 선단을 밀봉부재(211) 및 정합물질(212)을 이용하여 감싸(밀봉)는데, 상기 정합물질(212)은 밀봉부재(211)의 내부에 충입한다, 그 이유는 렌즈부재(210,310)의 선단 사이에 발생된 틈새로 광이 굴절되는 것을 방지하기 위함이다.

특히 상기 밀봉부재(211)는 상기 몸체(200,300)의 회전과 동시에 미끄럼회전을 하면서 마찰을 최소화함은 물론 상기 굴절률 정합물질(212)이 외부로 배출됨을 방지할 수 있는 다양한 재질로 제작됨이 바람직하다.

이처럼 상기 렌즈부재(210,310)의 선단 사이에 발생된 틈새로 굴절률 정합물질(212)을 충진해야 하는 이유는 통상 광학렌즈의 굴절률은 대략 1.414임에 비해 공기의 굴절률은 대략 1이므로 굴절률의 차이로 전송신호의 손실이 발생함은 자명하므로, 이러한 전송신호의 손실을 최소화하기 위해서 상기 렌즈부재(210,310)의 굴절률과 동일하거나 유사한 비반응성 물질인 굴절률 정합물질(212)을 사용하게 되었다.

이를 위해 상기 굴절률 정합물질(212)은 글리세린, 브로모벤젠, 브로모나프탈렌 중 어느 하나를 선택적으로 사용하였다.

이때 상기 굴절률 정합물질(212)은 작업상황에 따라서 고분자 수지를 채용할 수도 있지만, 이 경우에는 중합이 불완전하게 일어나 미반응 단량체가 존재하거나 기포 등이 발생할 우려가 크므로 사용상에서 배제되었다.

도 4를 참조하면, 상기 전력전송라인(220)의 선단에는 브러시(221)를 형성하고 상기 전력전송라인(320)의 선단에는 상기 브러시(221)와 맞닿도록 슬리브(321)를 설치하는데, 이는 상기 몸체(200,300)의 회전상태에서 상기 브러시(221)와 슬리브(321)가 항상 서로 맞닿은 상태를 유지하게 되므로 전력을 원활하게 공급할 수 있게 된다.

상기 전력전송라인(220,320)의 후단에는 외부에서 전송되는 전력을 공급하기 위한 연결소켓(222,322)이 각각 형성된다.

이를 위해 상기 슬리브(321)는 상기 브러시(221)의 회전반경을 따라서 항상 맞닿을 수 있도록 원환형태로 제작됨이 바람직하다.

특히 상기 브러시(221)는 몸체(200)의 선단에 형성된 브러시 수용부(223)에 내삽되어 전후방향으로 이동할 수 있도록 형성되고 상기 브러시(221)와 상기 브러시 수용부(223)의 사이에는 탄성체(224)가 구비되는데, 그 이유는 탄성체(224)의 탄성력에 의해 상기 타측 브러시(221)의 선단이 상기 일측 슬리브(321)의 선단과 항상 긴밀히 맞닿도록 하기 위함이다.

이때 상기 브러시 수용부(223)는 상기 브러시(221)가 상기 탄성체(224)의 탄성력에 의해서 전후방향으로 이동할 수 있도록 여유공간을 갖도록 형성됨은 당연하다.

아울러 상기 광신호 변환부재(230,330)는 외부에서 입력되거나 상기 렌즈부재(210,310)를 통해서 전송되는 광신호와, 상기 양방향 전광 변환부재(240,340)를 통해서 전송되는 광신호를 결합 및 분리하는 역할을 수행한다.

이를 위해 상기 광신호 변환부재(230,330)는 WIC(wavelength-independent bidirectional optical coupler)커플러를 사용하였다.

이때 상기 광신호 변환부재(230,330)와 상기 렌즈부재(210,310)의 사이에는 광케이블(233,333)이 연결되어 광신호를 전송할 수 있으며, 상기 광신호 변환부재(230,330)의 후단에는 광케이블(232,332)을 이용하여 상기 몸체(200,300)의 후단에 형성된 연결소켓(231,331)과 연결되어 광신호를 입출력하게 된다.

한편, 상기 양방향 전광 변환부재(240,340)는 외부에서 입력되는 전기신호를 광신호로 변환하고, 반대로 상기 광신호 변환부재(230,330)를 통해서 전송되는 광신호를 전기신호로 변환하는 역할을 수행한다.

이를 위해 상기 양방향 전광 변환부재(240,340)는 광신호를 송수신할 수 있는 광트랜시버를 사용하였다.

이때 상기 양방향 전광 변환부재(240,340)와 상기 광신호 변환부재(230,330)의 사이에는 광케이블(242,342)이 연결되어 광신호를 전송하고, 후단에는 전송되는 전기신호를 입출력하기 위한 연결소켓(241,341)이 각각 형성된다.

따라서 본 발명 회전형 하이브리드 광전 커넥터 모듈(100)은 도 5에 도시된 바와 같이 작업위치에 따라서 상기 몸체(300)가 회전하더라도 상기 브러시(221)와 슬리브(321)가 서로 맞닿은 상태이므로 상기 전력전송라인(220,320)을 통해서 전력을 원활하게 공급할 수 있다.

다음으로 상기 양방향 전광 변환부재(240)를 통해서 입력되는 전기신호(240)는 광신호로 변환되어 상기 광신호 변환부재(230)로 공급되는 외부의 광신호와 함께 결합되어 상기 렌즈부재(210)로 전송된다.

이렇게 상기 렌즈부재(210)를 통과하여 전송되는 광신호는 상기 굴절률 정합물질(211)을 통과하면서 반사손실을 개선하여 반대방향의 상기 렌즈부재(310)로 전송된다.

마지막으로 상기 렌즈부재(310)로 전송된 광신호는 다시 상기 광신호 변환부재(330)를 통과하여 상기 양방향 전광 변환부재(340)로 전송되는데, 이때 전송되는 광신호는 외부로 전송되고, 상기 양방향 전광 변환부재(340)를 통과하는 광신호는 전기신호로 변환되어 외부로 전송된다.

이처럼 상기와 같이 본 발명의 실시한 예에 대하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 실시한 예와 실질적으로 균등의 범위에 있는 것까지 본 발명의 권리범위가 포함되는 것은 당연할 것이다.

도 1 본 발명 회전형 하이브리드 광전 커넥터 모듈의 구조를 나타내기 위한 분리 사시도,

도 2 본 발명 회전형 하이브리드 광전 커넥터 모듈의 구조를 나타내기 위한 결합 사시도,

도 3 도 2의 A-A선 단면도,

도 4 본 발명 회전형 하이브리드 광전 커넥터 모듈의 주요부를 나타내기 위한 확대 단면도,

도 5 본 발명 회전형 하이브리드 광전 커넥터 모듈의 작동상태를 나타내기 위한 참고 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

100: 본 발명 회전형 하이브리드 광전 커넥터 모듈

200: 몸체

210: 렌즈부재 211: 밀봉부재

212: 굴절률 정합물질

220: 전력전송라인

221: 브러시 223: 브러시 수용부

224: 탄성체

230: 광신호 변환부재 231: 연결소켓

232,233: 광케이블

240: 양방향 전광 변환부재 241: 연결소켓

242: 광케이블

300: 몸체 301: 회전부재

302: 수용부

310: 렌즈부재 320: 전력전송라인

321: 슬리브

330: 광신호 변환부재 331: 연결소켓

332,333: 광케이블

340: 양방향 전광 변환부재 341: 연결소켓

342: 광케이블

Claims (9)

1. 선단이 서로 맞닿아 회전할 수 있도록 형성되는 한 쌍의 몸체(200,300)와; 상기 몸체(200,300)의 선단에 서로 마주보도록 내삽되는 렌즈부재(210,310)와; 상기 렌즈부재(210,310)의 선단을 감싸도록 형성하되 내부에는 굴절률 정합물질(211)이 충진되는 밀봉부재(212)와; 상기 몸체(200,300)의 내부를 길이방향으로 관통하여 선단이 서로 맞닿도록 형성되는 적어도 1개 이상의 전력전송라인(220,320)과; 상기 몸체(200,300)의 내부에 형성하되 상기 렌즈부재(210,310)와 연결되어 전달되는 광신호를 결합 및 분리하는 광신호 변환부재(230,330)와; 상기 몸체(200,300)의 내부에 형성하되 상기 광신호 변환부재(230,330)와 연결되어 전달되는 광신호를 전기신호로 변환하거나 반대로 전기신호를 광신호로 변환하는 양방향 전광 변환부재(240,340)를 포함하는 것을 특징으로 하는 회전형 하이브리드 광전 커넥터 모듈.
2. 제 1항에 있어서, 상기 일측 몸체(300)의 선단 내측에는 상기 타측 몸체(200)의 선단이 내삽되어 원활한 회전을 유도하는 회전부재(301)가 구비된 것을 특징으로 하는 회전형 하이브리드 광전 커넥터 모듈.
3. 제 2항에 있어서, 상기 회전부재(301)는 베어링 또는 부시 중 어느 하나임을 것을 특징으로 하는 회전형 하이브리드 광전 커넥터 모듈.
4. 제 1항에 있어서, 상기 렌즈부재(210,310)는 광학렌즈 임을 특징으로 하는 회전형 하이브리드 광전 커넥터 모듈.
5. 제 1항에 있어서, 상기 굴절률 정합물질(211)은 글리세린, 브로모 벤젠, 브로모 나프탈렌 중 어느 하나임을 특징으로 하는 회전형 하이브리드 광전 커넥터 모듈.
6. 제 1항에 있어서, 상기 타 측의 전력전송라인(220)의 선단에는 브러시(221)를 형성하고 상기 일 측의 전력전송라인(320)의 선단에는 상기 브러시(221)와 맞닿도록 슬리브(321)를 구비시켜 된 것을 특징으로 하는 회전형 하이브리드 광전 커넥터 모듈.
7. 제 6항에 있어서, 상기 브러시(221)는 타 측의 몸체(200)의 선단에 형성된 브러시 수용부(223)에 내삽되어 전후방향으로 이동할 수 있도록 형성되고 상기 브러시(221)와 상기 브러시 수용부(223)의 사이에는 탄성체(224)를 구비시켜 된 것을 특징으로 하는 회전형 하이브리드 광전 커넥터 모듈.
8. 제 1항에 있어서, 상기 광신호 변환부재(230,330)는 WIC(wavelength-independent bidirectional optical coupler)커플러 임을 특징으로 하는 회전형 하이브리드 광전 커넥터 모듈.
9. 제 1항에 있어서, 상기 양방향 전광 변환부재(240,340)는 광트랜시버임을 특징으로 하는 회전형 하이브리드 광전 커넥터 모듈.

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