KR101235423B1 - 광신호 전송을 위한 광학 시스템 - Google Patents

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Abstract

광경로간에 간섭 및 왜곡을 방지하고 회전축의 회전 속도를 동시에 측정할 수 있는 광신호 전송을 위한 광학 시스템이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 광신호 전송을 위한 광학 시스템은 회전축과 고정축을 포함한 회전장치에서의 광신호 전송을 위한 광학 시스템이고, 상기 고정축에 적어도 하나 구비되어 광신호를 송신하는 고정축 송신부, 상기 회전축에 적어도 하나 구비되어 상기 고정축 송신부로부터 송신된 광신호를 수신하는 회전축 수신부, 상기 회전축에 적어도 하나 구비되어 광신호를 송신하는 회전축 송신부, 그리고 상기 고정축에 적어도 하나 구비되어 상기 회전축 송신부로부터 송신된 광신호를 수신하는 고정축 수신부를 포함하고, 상기 회전축 수신부 및 회전축 송신부는 상기 회전축의 일단면에 구비되고, 상기 회전축 수신부 및 회전축 송신부는 회전 중심으로부터 서로 다른 거리에 위치된다. 이와 같은 구성에 의하면, 들어오는 빛과 나가는 빛의 경로가 서로 겹치지 않아 광신호의 간섭에 의한 왜곡 현상을 최소한으로 줄일 수 있고, 신호 전달과 동시에 회전자의 회전 속도를 측정할 수 있다.

Description

광신호 전송을 위한 광학 시스템{OPTICAL SYSTEM FOR OPTICAL SIGNAL TRANSMISSION}
광신호 전송을 위한 광학 시스템이 개시된다. 보다 자세하게 광경로간에 간섭 및 왜곡을 방지하고 회전축의 회전 속도를 동시에 측정할 수 있는 광신호 전송을 위한 광학 시스템이 개시된다.
광 신호는 외부 전자기적 영향이 매우 적고 신호 전달이 매우 빠르며 적은 양의 광신호로도 측정이 가능하기 때문에 최근 들어 광 신호 기반의 센서나 소자들에 대한 많은 연구가 이루어지고 있다.
또한, 최근 그린 산업의 중요성이 인식되면서부터 풍력이나 조력 발전의 날개의 변형 및 외부 변화를 측정하기 위한 광 기반의 센서 기술의 연구가 활발히 이루어지고 있다.
일반적으로 종래에는 여러 시스템, 특히 로터리 결합 장치 등의 회전 시스템에 신호 전달 체계를 적용하는데 있어서, 전자전기 신호를 주로 사용하였다. 이러한 전자 전기 신호는 외부 전자기장에 의한 영향을 크게 받아 전달되는 신호의 왜곡이 발생할 수 있다. 또한, 직접적으로 접촉하여 신호를 전달하는 방법은 프로브의 마찰에 의한 마모가 일어나기 때문에 정기적으로 교체를 해 주어야 하는 불편함이 있다.
또한, 유도자기장이나 유도 전류를 이용하는 방법은 신호가 진동과 같은 외부의 영향에 의해 신호 왜곡이 크게 일어나기 때문에 신호 안정성이 떨어지게 된다.
반면에, 이러한 시스템에 신호 전달 체계를 적용할 때 광을 이용한 전달 체계를 사용하는 경우에도, 종래에는 광을 이용한 회전축과 고정축의 광축 중앙에 렌즈로 구성된 광도파로를 이용하여, 회전축으로 입사되는 빔과 나가는 빔의 광 경로가 같아 광신호의 간섭이 일어나, 이에 따른 왜곡문제가 발생하였다.
따라서, 시스템, 특히 회전 시스템에서 광 수신이 일정하게 일어날 수 있는 광학 시스템의 개발이 필요하다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 회전축과 고정축의 사이에서 효과적으로 광신호를 전달하는 광신호 전송을 위한 광학 시스템이 제공된다.
또한, 회전축과 고정축 사이에 특정 주기의 조합인 회절 판 또는 여러 초점의 렌즈의 조합 등과 같은 매개체를 이용하여, 전달되는 광신호가 특정 방향으로 유도되도록 설계된 광신호 전송을 위한 광학 시스템이 제공된다.
또한, 광신호의 경로가 회전하더라도 특정 방향으로 광신호가 유도되도록 설계된 광신호 전송을 위한 광학 시스템이 제공된다.
또한, 들어오는 빛과 나가는 빛의 경로가 서로 겹치지 않아 광신호의 간섭에 의한 왜곡 현상을 최소한으로 줄일 수 있고, 신호 전달과 동시에 회전자의 회전 속도를 측정할 수 있는 광신호 전송을 위한 광학 시스템이 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 광신호 전송을 위한 광학 시스템은 회전축과 고정축을 포함한 회전장치에서의 광신호 전송을 위한 광학 시스템이고, 상기 고정축에 적어도 하나 구비되어 광신호를 송신하는 고정축 송신부, 상기 회전축에 적어도 하나 구비되어 상기 고정축 송신부로부터 송신된 광신호를 수신하는 회전축 수신부, 상기 회전축에 적어도 하나 구비되어 광신호를 송신하는 회전축 송신부, 그리고 상기 고정축에 적어도 하나 구비되어 상기 회전축 송신부로부터 송신된 광신호를 수신하는 고정축 수신부를 포함하고, 상기 회전축 수신부 및 회전축 송신부는 상기 회전축의 일단면에 구비되고, 상기 회전축 수신부 및 회전축 송신부는 회전 중심으로부터 서로 다른 거리에 위치된다.
일측에 따르면, 상기 회전축 수신부 또는 회전축 송신부는 상기 회전 중심을 기준으로 원주 방향으로 복수개 구비될 수 있다.
일측에 따르면, 상기 회전 중심으로부터 같은 거리에 위치한 회전축 수신부 또는 회전축 송신부의 단부는 대응되는 고정축 송신부 또는 고정축 수신부를 향하여 형성될 수 있다.
일측에 따르면, 상기 회전축과 고정축 사이에 상기 광신호의 경로를 바꾸어주는 광신호 매개체를 더 포함하고, 상기 회전축 또는 고정축 송신부에서 송신된 광신호는 상기 광신호 매개체에 의해 정해진 위치의 고정축 또는 회전축 수신부로 일정하게 수신된다. 다른 일측에 따르면, 상기 회전축 송신부 및 회전축 수신부의 끝단에 상기 광신호의 경로를 바꾸어주는 광신호 매개체를 더 포함하고, 상기 회전축 또는 고정축 송신부에서 송신된 광신호는 상기 광신호 매개체에 의해 정해진 위치의 고정축 또는 회전축 수신부로 일정하게 수신될 수 있다.
이때, 상기 광신호 매개체는 초점거리가 다양한 복수의 렌즈의 조합, 다양한 곡면을 가지는 다 곡면 렌즈의 조합, 회절 광학 소자, 또는 회절 주기가 일정하기 바뀌는 회절격자 중 적어도 어느 하나로 이루어질 수 있다.
일측에 따른 광신호 전송을 위한 광학 시스템은 다중 도파로로 구성될 수 있다.
일측에 따르면, 상기 고정축 송신부 및 고정축 수신부는 상기 회전축의 일단면과 마주하는 상기 고정축의 일단면에 구비되고, 고정축 송신부 및 고정축 수신부는 회전 중심으로부터 서로 다른 거리에 위치되어 광신호를 송수신한다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 광신호 전송을 위한 광학 시스템은 회전축과 고정축을 포함한 회전장치에서의 광신호 전송을 위한 광학 시스템이고, 상기 고정축에 적어도 하나 구비되어 광신호를 송신하는 고정축 송신부, 상기 회전축에 적어도 하나 구비되어 상기 고정축 송신부로부터 송신된 광신호를 수신하는 회전축 수신부, 상기 회전축에 적어도 하나 구비되어 광신호를 송신하는 회전축 송신부, 그리고 상기 고정축에 적어도 하나 구비되어 상기 회전축 송신부로부터 송신된 광신호를 수신하는 고정축 수신부를 포함하고, 상기 회전축과 고정축은 암수결합의 결합구조로 구성되고, 상기 송신부 및 수신부는 서로 마주보도록 상기 결합구조 내부에 배치되어 상기 회전축이 회전하는 동안 일정하게 광신호가 유도된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 회전축에서의 광 신호를 전기신호의 전환 없이도 전달이 가능하여, 회전축과 연결 고리점에서의 광을 빠르고 정확하게 송수신할 수 있다.
또한, 회전축과 고정축 사이에 특정 주기의 조합인 회절 판 또는 여러 초점의 렌즈의 조합 등과 같은 매개체를 이용하여, 전달되는 광신호가 특정 방향으로 유도되도록 설계할 수 있다.
또한, 광신호의 경로가 회전하더라도 특정 방향으로 광신호가 유도되도록 설계된 광신호 전송 광학 시스템을 제공할 수 있다.
또한, 들어오는 빛과 나가는 빛의 경로가 서로 겹치지 않아 광신호의 간섭에 의한 왜곡 현상을 최소한으로 줄일 수 있고, 신호 전달과 동시에 회전자의 회전 속도를 측정할 수 있다.
또한, 직렬구조뿐만 아니라 회전축에서의 광 송수신을 효과적으로 가능하게 하여 회전 시스템을 이용하는 다양한 분야에 광 기반 송수신 시스템을 응용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광신호 전송을 위한 광학 시스템을 개략적으로 도시한 도면,
도 2 내지 도 4는 도 1의 본 발명의 일 실시예에 따른 광신호 전송을 위한 광학 시스템에 다른 광신호 매개체가 사용된 것을 도시한 도면,
도 5 내지 도 7은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 광신호 매개체가 장착된 모습을 개략적으로 도시한 도면,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전축 수신부 및 송신부의 끝단이 특정 각도로 배열되어 광신호 송수신이 일어나는 모습을 개략적으로 도시한 도면,
도 9는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 광신호 전송을 위한 광학 시스템을 개략적으로 도시한 도면,
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 광신호 전송을 위한 광학 시스템이 회전축이 암구조이고 고정축이 수구조인 암수결합구조에 적용된 것을 개략적으로 도시한 도면, 그리고,
도 11은 본 발명의 일 실시예에 다른 광신호 전송을 위한 광학 시스템이 고정축이 암구조이고 회전축이 수구조인 암수결합구조에 적용된 것을 개략적으로 도시한 도면이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 광신호 전송을 위한 광학 시스템(100)은 광신호 전달이 사용되는 모든 시스템의 도파로에서 사용될 수 있고, 특히 회전축과 고정축 간의 광 신호 전달에 효과적으로 적용될 수 있다. 예를 들어 본 발명의 일 실시예에 따른 광신호 전송을 위한 광학 시스템(100)은 그린산업에서의 풍력이나 수력 혹은 조력 등의 발전에서 회전하는 날개의 변형, 풍속, 및 외부환경의 변화 등을 측정하는 센서 신호가 회전축과 고정축 간에 광신호 전달이 일어나도록 결합부분에 사용할 수 있다. 또한 광신호를 이용한 광학계에서 회전부분과 고정부분을 연결해주는 모든 광 도파로로서 적용될 수 있다.
이하 실시예에서는 일반적인 회전축 및 고정축을 포함하는 로터리 시스템을 예로 들어 본 발명의 일 실시예에 따른 광신호 전송을 위한 광학 시스템을 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 광신호 전송을 위한 광학 시스템은 고정축 송신부(110), 회전축 수신부(120), 회전축 송신부(130), 고정축 수신부(140)를 포함한다. 보다 자세한 설명을 위해 도 1을 제시한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광신호 전송을 위한 광학 시스템(100)을 개략적으로 도시한 도면이다.
본 실시예에서 설명하는 송신부는 광신호를 송신하는 송신 장치로 예시한다. 또한 수신부는 광신호를 수신하는 수신 장치로 예시한다.
고정축 송신부(110) 및 고정축 수신부(140)는 고정축(20)상에 위치하여 광신호를 송신하고 수신한다. 이때, 도 1은 고정축 송신부(110) 및 고정축 수신부(140)가 회전 축방향으로 길게 형성된 고정축(20)에 구비된 것으로 도시되나, 이는 일 실시예에 불과할 뿐 한정되지 않으며, 고정축(20)의 형상 및 송신부와 수신부의 배치 구조 등은 다양하게 변형될 수 있다.
회전축 수신부(120) 및 회전축 송신부(130)는 회전축(10)상에 위치하여 광신호를 송신하고 수신한다. 회전축 수신부(120)와 회전축 송신부(130)는 회전축(10)의 회전 축방향에 수직한 일단면(11)에 구비되는 것으로 예시한다. 이때, 회전축 수신부(120)와 회전축 송신부(130)는 회전 중심으로부터 서로 다른 거리에 위치된다. 즉 회전축 수신부(120)가 회전축 송신부(130)보다 더 회전 중심에 가까이 배치되거나 더 멀리 배치됨으로써, 수신부와 송신부가 회전 중심으로부터 같은 거리에 배치되지 않게 한다.
광신호의 송수신 관계는 고정축 송신부(110)로부터 송신된 광신호는 회전축 수신부(120)가 수신한다. 또한 회전축 송신부(130)로부터 송신된 광신호는 고정축 수신부(140)가 수신한다. 이러한 광신호 송수신을 통하여 회전축(10)과 고정축(20)간의 광신호 전달이 가능하다.
또한, 광신호 전달을 하면서, 회전축 수신부(120)와 회전축 송신부(130)가 회전 중심으로부터 서로 다른 거리에 위치함으로 인해, 여러 광신호를 동시 송수신하면서도 신호간의 간섭 및 왜곡이 일어나지 않는다. 따라서, 회전축(10)에 여러 가지 광센서나 소자를 동시에 구현하여도, 입사되는 신호와 출사되는 신호의 경로가 항상 다르기 때문에 보다 안정적인 광 신호 전달이 가능하다.
회전축(10)과 고정축(20) 각각의 송신부(110, 130), 수신부(120, 140)는 복수개 구비될 수 있다.
회전축(10)을 예로 들어 설명하면, 회전축 수신부(120) 또는 회전축 송신부(130)는 회전축(10)의 회전 중심을 기준으로 원주 방향으로 복수개 구비될 수 있다. 이때 같은 원주 선상에 구비된 복수개의 회전축 수신부(120) 또는 회전축 송신부(130)는 비 연속적으로 기 설정된 간격에 따라 배치될 수 있으며, 상기 간격은 광신호 전송 환경, 회전 빠르기 등을 고려하여 다양하게 설계될 수 있다.
이렇게 회전축(10)의 회전축을 중심으로 송신부 또는 수신부가 원주 방향을 따라 복수 개 배치되는 구성을 통해 회전축(10)과 고정축(20)간의 신호 전달 이외에도 동시에 회전축(10)의 회전 속도, 또는 회전 가속도를 측정할 수 있다. 즉, 예를 들어, 회전축(10)에 원주 방향으로 복수개 배치된 복수개의 회전축 수신부(120)간의 간격을 안다면, 이러한 간격이 일정한 이상 송수신 되는 광신호를 통해 회전축(10)의 회전속도 또는 가속도를 측정할 수 있는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 광신호 전송을 위한 광학 시스템(100)은 광신호의 경로를 바꾸어주는 광신호 매개체(150)를 더 포함할 수 있다.
광신호 매개체(150)는 회전축(10)과 고정축(20) 사이의 광신호의 광 경로를 바꾸어주는 역할을 한다. 도 1은 광신호 매개체(150)로 회절격자 판이 사용된 예를 도시한다.
회절격자 판으로 예시되는 광신호 매개체(150)는 회전 중심으로부터 멀어지는 거리에 비례하여 주기가 일정하게 변하는 회절격자를 이용한다. 예를 들어 복수의 파트로 구분된 부분(151, 152, 153, 154)는 서로 다른 주기를 갖는 회절격자에 해당한다. 따라서 회전 중심으로부터 떨어진 거리에 따라 광신호 매개체(150)를 통과하는 광신호의 경로가 특정 각도로 꺾이게 된다. 따라서, 특정한 고정축 송신부(110)로부터 특정한 회전축 수신부(120)까지 광경로(30)가 일정하게 유도될 수 있다.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 광신호 전송을 위한 광학 시스템(100)에 구비되는 다양한 광신호 매개체를 도시한다.
도 2를 참고하면, 광신호 매개체(250)는 초점거리가 다양한 복수의 렌즈로 구성된 렌즈배열 판이 사용될 수 있다. 렌즈배열 판으로 예시되는 광신호 매개체(250)는 회전 중심으로부터 반경 방향을 따라 초점거리가 다른 렌즈가 배열된다. 예를 들어 각각의 렌즈(251, 252)는 서로 다른 초점거리를 갖는 바 이를 통과하는 광신호의 경로가 특정 각도로 꺾일 수 있다. 이때, 반경 방향을 따라 형성된 렌즈간의 각도(θ)는 45도, 90도 등 다양하게 설정될 수 있다. 도 3을 참고하면, 광신호 매개체(350)는 회절 광학 소자(Diffractive optical elements, DOE)인 프레넬 렌즈를 이용할 수 있다. 이를 통해 예를 들어 서로 다른 회절 특성을 갖는 복수의 부분(351, 352, 353, 354, 355, 356)을 통과하는 광신호의 경로는 서로 다른 특정 각도로 꺾일 수 있다. 도 4를 참고하면, 광신호 매개체(450)는 회전 중심으로부터 반경 방향을 따라 곡면이 다른 렌즈를 조합한 렌즈배열 판이 사용될 수 있다. 따라서 서로 다른 곡면을 갖는 복수의 부분(451, 452, 453, 454, 455)으로 이루어진 다양한 곡면의 렌즈를 통해 광신호 경로를 조절 할 수 있다.
상기 예시된 광신호 매개체(150, 250, 350, 450)는 광경로(30)를 조절하기 위한 다양한 실시예에 해당하며, 이러한 구성에 한정되지는 않는다. 따라서, 광경로(30)를 조절할 수 있는 다양한 재료 및 형태 등을 이용하여 매개체를 구성할 수 있다.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 광신호 매개체가 장착된 모습을 개략적으로 도시한 도면이다.
광신호 매개체는 도 1 내지 도 4의 도시와 같이 회전축(10)과 고정축(20)의 사이 공간에 독립적으로 구비될 수도 있으나, 회전축 수신부(120) 및 송신부(130), 또는 고정축 송신부(110) 및 수신부(140)의 끝단에 구현될 수도 있다.
도 5의 도시와 같이, 서로 다른 초점거리를 갖는 렌즈로 구성된 광신호 매개체(550)가 회전축 수신부(120) 및 회전축 송신부(130)의 끝단에 구비될 수 있다. 마찬가지로, 도 6의 도시와 같이, 회절격자 판으로 구성된 광신호 매개체(650)가 회전축 수신부(120) 및 회전축 송신부(130)의 끝단에 구비될 수 있다. 또한, 도 7의 도시와 같이, 회절 광학 소자인 프레넬 렌즈로 구성된 광신호 매개체(750)가 회전축 수신부(120) 및 회전축 송신부(130)의 끝단에 구비될 수 있다. 이렇게 송신부 또는 수신부의 끝단에 광신호 매개체가 직접 구현됨으로써, 공간적인 제약을 없애면서, 광경로(30)를 효과적으로 조절할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 특정 광신호 매개체 없이 광신호 송수신이 이루어질 수 있도록, 회전축 수신부(120) 또는 회전축 송신부(130)의 단부가 대응되는 고정축 송신부(110) 또는 고정축 수신부(140)를 향하여 형성될 수 있다. 보다 자세한 설명을 위해 도 8을 제시한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전축 수신부 및 송신부의 끝단이 특정 각도로 배열되어 광신호 송수신이 일어나는 모습을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 8을 참고하면, 회전축 수신부(120) 및 회전축 송신부(130)의 끝단이 각도지게 형성된다. 따라서, 특정 매개체를 통해 광신호의 광경로(30)를 변경할 필요 없이 회전축(10)의 특정 송수신부와 고정축(20)의 특정 송수신부 간의 광신호 유도가 가능하다. 이때, 회전중심으로부터 같은 거리에 배치된 회전축 수신부(120)끼리 또는 회전축 송신부(130)끼리는 그 단부가 같은 각도로 각도지게 형성되는 것이 바람직하다.
한편, 도 8의 도시처럼, 송수신 단부가 각도지게 형성되는 것으로 한정하는 것은 아니며, 특정 수신부가 특정 송신부에서 송신된 광신호를 수신할 수 있도록 수신부의 단부가 송신부를 향하여 형성되는 다양한 형상이 가능할 것이다.
일측에 따르면, 광신호 전송을 위한 광학 시스템(100)은 다중 도파로로 구성될 수 있다. 즉, 회전축(10)과 고정축(20)의 사이에서 하나의 광경로(30)만이 형성되는 것이 아닌 복수의 광경로(30)가 형성될 수 있다. 보다 구체적으로, 예를 들어, 고정축(20)상에 복수개의 고정축 송신부(110) 및 고정축 수신부(140)가 구비되고, 이에 대응되도록 회전축(10)상에 복수개의 회전축 수신부(120) 및 회전축 송신부(130)가 구비된다 하여도, 앞에서 설명한 것처럼, 회전축(10)의 일단면(11)상에서 회전축 수신부(120)와 회전축 송신부(130)가 회전 중심으로부터 서로 다른 거리에 위치된 이상 복수의 광경로(30)는 서로 간섭하지 않고 다른 경로를 형성할 수 있다. 따라서, 다중 도파로를 구성함에도 정확하고 왜곡 없는 광 송수신이 가능하다.
도 9를 참고하면, 고정축 송신부(110)와 고정축 수신부(140) 또한 회전축 수신부(120) 및 회전축 송신부(130)와 마찬가지의 형태로 배치될 수 있다. 즉, 고정축 송신부(110) 및 고정축 수신부(140)는 회전축(10)의 일단면(11)과 마주하는 고정축(20)의 일단면(21)에 구비될 수 있다. 그리고 고정축 송신부(110) 및 고정축 수신부(140)는 회전 중심으로부터 서로 다른 거리에 위치된다. 이와 같이 회전축으로부터 서로 다른 거리에 위치하는 이유는 앞에서 설명한 회전축의 경우와 같다.
고정축 송신부(110)와 회전축 수신부(120)가 특정하게 매칭되고, 회전축 송신부(130)와 고정축 수신부(140)가 특정하게 매칭되며 이러한 송수신부가 축 방향과 수직하게 회전 중심으로부터 서로 다른 거리에 위치하기 때문에, 특별히 광경로를 변경하는 수단 없이도 직접적인 광 송수신이 가능하다.
도 9의 경우, 회전축(10)의 일단면(11)과 고정축(20)의 일단면(21)이 오목하게 형성되어, 복수의 광경로(30)가 회전축(10)과 고정축(20) 사이의 어느 공통된 지점을 통과하면서 서로 교차되어 광통신이 일어난다. 그러나 이러한 형상에 한정하는 것은 아니며, 회전축(10)과 고정축(20)이 모두 평평한 일단면을 갖는 경우에도 광경로(30)가 서로 간섭하지 않는 직접적인 광통신이 가능하다. 즉, 회전축(10)의 일단면(11)과 고정축(20)의 일단면(21)이 모두 평평한 예의 경우에도, 각각의 송수신부의 단부가 회전 중심 방향으로 각도지게 형성되어 도 9와 같은 광경로(30)를 형성할 수 있다. 또는 도시되지는 않았으나 송수신부의 단부가 평평하게 형성되어 서로 평행한 광경로를 형성할 수도 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 서로 암수결합하는 회전축(10)과 고정축(20)의 로터리 시스템에 광신호 전송을 위한 광학 시스템(100)이 적용될 수 있다. 보다 자세한 설명을 위해 도 10 및 도 11을 제시한다. 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 광신호 전송을 위한 광학 시스템이 회전축이 암구조이고 고정축이 수구조인 암수결합구조에 적용된 것을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 11은 본 발명의 일 실시예에 다른 광신호 전송을 위한 광학 시스템이 고정축이 암구조이고 회전축이 수구조인 암수결합구조에 적용된 것을 개략적으로 도시한 도면이다.
회전축(10)이 암구조이고 고정축(20)이 수구조로 형성되면, 회전축(10)의 결합 부분의 내주면과 고정축(20)의 결합부분의 외주면이 서로 마주하게 된다. 따라서, 고정축 송신부(110) 및 고정축 수신부(140)는 고정축(20)의 외주면을 따라 구비된다. 그리고 이와 대응되도록 회전축 수신부(120)와 회전축 송신부(130)가 회전축(10) 결합부분의 내주면을 따라 구비된다. 따라서 각각의 송신부와 수신부는 서로 마주보도록 구비된다.
또한, 고정축 송수신부(110, 140) 및 회전축 송수신부(120, 130)는 각각 고정축(20)의 외주면 및 회전축(10)의 내주면을 따라 기 설정된 간격에 따라 비연속적으로 복수개 구비될 수 있다. 이때 상기 간격은 일정한 간격인 것이 바람직하다. 이러한 구성을 통해 회전축(10)이 회전하면, 예를 들어, 고정축 송신부(110)와 회전축 수신부(120)간의 주기적이고 직접적인 광통신이 가능하다. 광통신과 동시적으로 회전축(10의 회전 속도 및 회전 각속도의 측정이 가능하다.
회전축(10)이 수구조이고 고정축(20)이 암구조로 형성되는 경우는, 회전축(10)의 결합 부분의 외주면을 따라 회전축 수신부(120)와 회전축 송신부(130)가 구비되고, 고정축(20)의 결합 부분의 내주면을 따라 고정축 송신부(110)와 고정축 수신부(140)가 구비되는 차이 이외에 위의 실시예와 그 구성이 같다.
상기 설명한 것과 같은 구성을 통해, 송신부와 수신부가 회전 중심에서 서로 다른 거리만큼 떨어져 위치됨으로써 광경로간의 간섭 및 왜곡을 피할 수 있고, 광신호 매개체의 렌즈가 원주 방향으로 비연속적으로 배열되거나, 송수신부가 원주 방향으로 비연속적으로 배열되는 구성을 통해 회전축과 고정축간의 광통신과 함께 회전축의 회전 속도 및 회전 가속도를 측정할 수 있다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100: 광신호 전송을 위한 광학 시스템 110: 고정축 송신부
120: 회전축 수신부 130: 회전축 송신부
140: 고정축 수신부

Claims (12)

  1. 회전축과 고정축을 포함한 회전장치에서의 광신호 전송을 위한 광학 시스템에 있어서,
    상기 고정축에 적어도 하나 구비되어 광신호를 송신하는 고정축 송신부;
    상기 회전축에 적어도 하나 구비되어 상기 고정축 송신부로부터 송신된 광신호를 수신하는 회전축 수신부;
    상기 회전축에 적어도 하나 구비되어 광신호를 송신하는 회전축 송신부;
    상기 고정축에 적어도 하나 구비되어 상기 회전축 송신부로부터 송신된 광신호를 수신하는 고정축 수신부; 및
    상기 회전축과 상기 고정축 사이에서 상기 광신호의 경로를 바꾸어주는 광신호 매개체;
    를 포함하고,
    상기 회전축 수신부 및 회전축 송신부는 상기 회전축의 일단면에 구비되고, 상기 회전축 수신부 및 회전축 송신부는 회전 중심으로부터 서로 다른 거리에 위치되어 광신호를 송수신하고,
    상기 광신호 매개체는 초점거리가 다양한 복수의 렌즈의 조합, 다양한 곡면을 가지는 다 곡면 렌즈의 조합, 회절 광학 소자, 또는 회절 주기가 일정하기 바뀌는 회절격자 중 적어도 어느 하나로 이루어지는 광신호 전송을 위한 광학 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 회전축 수신부 또는 회전축 송신부는 상기 회전 중심을 기준으로 원주 방향으로 복수개 구비된 광신호 전송을 위한 광학 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 회전 중심으로부터 같은 거리에 위치한 회전축 수신부 또는 회전축 송신부의 단부는 대응되는 고정축 송신부 또는 고정축 수신부를 향하여 형성되는 광신호 전송을 위한 광학 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 회전축 또는 고정축 송신부에서 송신된 광신호는 상기 광신호 매개체에 의해 정해진 위치의 고정축 또는 회전축 수신부로 일정하게 수신되는 광신호 전송을 위한 광학 시스템.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 광신호 매개체는 상기 회전축과 상기 고정축의 사이에서 상기 회전축 송신부 및 회전축 수신부의 끝단에 구비되며
    상기 회전축 또는 고정축 송신부에서 송신된 광신호는 상기 광신호 매개체에 의해 정해진 위치의 고정축 또는 회전축 수신부로 일정하게 수신되는 광신호 전송을 위한 광학 시스템.
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 회전축과 상기 고정축 간의 광신호 전달이 이루어지는 다중 도파로에 적용 가능한 광신호 전송을 위한 광학 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 고정축 송신부 및 고정축 수신부는 상기 회전축의 일단면과 마주하는 상기 고정축의 일단면에 구비되고, 고정축 송신부 및 고정축 수신부는 회전 중심으로부터 서로 다른 거리에 위치되어 광신호를 송수신하는 광신호 전송을 위한 광학 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 회전 중심으로부터 같은 거리에 위치한 상기 수신부 또는 송신부의 단부가 상기 회전 중심 방향으로 각도지게 형성되는 광신호 전송을 위한 광학 시스템.
  11. 삭제
  12. 삭제
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KR20090026717A (ko) * 2007-09-10 2009-03-13 추부 니혼 마루코 컴퍼니 리미티드 비접촉 커넥터

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