KR101914612B1 - 광모듈에 사용되는 렌즈 정렬 장치 - Google Patents

Abstract

렌즈의 이탈 및 틸딩을 렌즈의 손상 없이 정확하게 보정하는 렌즈의 정렬을 위한 기술을 제공하여, 광통신을 위한 광모듈에 있어서 설정된 설치 위치에 렌즈를 정확하게 설치하여 광모듈의 기능 오차를 완전하게 제거하는 동시에, 렌즈의 손상률을 최소화하여, 광모듈 제조 효율을 극대화하기 위한 기술을 제공한다. 이를 위해서, 본 발명의 일 실시예에 따른 광모듈에 사용되는 렌즈 정렬 장치는, 광모듈에 설치되며, 광각을 제어하여 정해진 포인트에 광이 조사되도록 하는 적어도 하나의 렌즈를 제어하는 광모듈에 사용되는 렌즈 정렬 장치에 관한 것으로, 장치는, 렌즈 공급 트레이로부터 렌즈를 흡착하여 이송하는 이송 수단; 및 이송 수단에 흡착된 렌즈에 외력을 가하되, 이송 수단을 구성하는 영역 중, 렌즈가 흡착된 영역인 흡착면과 평행한 서로 직교하는 2축 방향 각각의 외력을 가하여, 흡착면 상에서 렌즈가 이동되도록 함으로써, 흡착면의 포인트 중 렌즈가 설치될 광모듈의 목적 위치에 위치되도록 설정된 목적 포인트에 위치되도록 하는 정렬 스테이션;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

광모듈에 사용되는 렌즈 정렬 장치{LENS ALIGNMENT APPARATUS FOR OPTIC MODULE}

본 발명은 광통신 등에 사용되는 광모듈에 광각을 제어하는 렌즈의 정확한 설치를 위해서 렌즈를 정렬하는 기술에 관한 것으로, 구체적으로는 렌즈 공급 트레이에서 렌즈 설치 영역으로 이송 수단을 이용하여 렌즈를 이송 시, 이송 수단에 설정된 설치 포인트에 렌즈가 정확하게 위치되도록 렌즈를 정렬하여, 광모듈에 사용되는 렌즈를 정확하게 설치하도록 하는 기술에 관한 것이다.

이중 유리로 된 광섬유를 통해 레이저 빛의 전반사를 이용하여 정보를 주고받는 통신 방식으로, 전기 통신에 비해 외부의 전자파에 의한 간섭이 없고 도청이 힘들며, 동시에 많은 양의 정보를 처리할 수 있다.

광통신은 굴절률이 큰 속유리(코어)와 굴절률이 작은 겉유리(클래딩)로 이루어진　광섬유를 통해 빛 신호를 주고받는　통신　방식으로, 1970년 미국　코닝사가 전송 손실이 20dB/km인　광섬유의 개발로 실용화되었다. 광통신의 송신 단말기에서는 전기 신호를 빛 신호로 변환한 후　광섬유를 통해 전송하고 수신 단말기에서는 빛 신호를 다시 전기 신호로 변환한다. 전기신호를　 빛 신호로 변환하는 데는 레이저　다이오드나 발광　다이오드를 이용하며, 빛 신호를 전기 신호로 바꿀 때는 광전　다이오드　등의 광전소자를 이용한다.

광통신에 있어서 광송수신 장치는, 발광장치로부터 발생되는 다파장의 다수의 광을 광의 이동 경로상에 설치된 렌즈를 이용하여 광각을 변화시켜 일 포인트에 집광한 뒤, 집광된 빛을 광섬유에 입사시켜 광통신을 수행하게 된다.

상술한 바와 같이 광통신에서는 단측에서 집광 또는 분광 시 다파장의 광을 정확한 광각으로 굴절시키는 것이 매우 중요하며, 이를 수행하는 렌즈를 정확하게 설치 위치에 정확한 각도로 정렬하여 설치하는 것이 매우 중요하다.

광통신 모듈에 사용되는 렌즈는 사이즈가 0.5mm 정도로 매우 소형이고, 렌즈를 보관하는 트레이 또는 설치 위치에서의 렌즈간 거리 역시 0.5 내지 1mm 사이기 때문에 상술한 바와 같이 렌즈의 정확한 정렬은 광통신에 있어서 성능 효율을 향상시키기 위한 필수적인 요소이다. 그러나 상술한 바와 같이 렌즈의 사이즈가 매우 작고, 렌즈 사이의 거리가 매우 좁기 때문에, 렌즈를 집는 것 자체가 매우 어려워 최근에는 진공 흡착 기술을 이용하여 렌즈를 트레이로부터 흡착시켜 이송한 뒤, 흡착 상태를 설치 위치에서 해제하여 렌즈를 설치하는 방식이 사용되고 있다.

이러한 진공 흡착을 통한 렌즈 이송 및 설치에 있어서는 렌즈가 트레이로부터 이송될 시, 렌즈의 위치가 이탈(Dislocation)되거나 외력에 의하여 렌즈의 각도가 변경(Tilting)되는 등의 문제가 발생하여, 렌즈의 정렬이 어려운 문제점이 지적되어 왔다.

이를 해결하기 위해서, 도 5 또는 도 6과 같은 기술이 렌즈의 정렬을 위해서 사용되고 있다.

먼저 도 5의 측면도를 참조하면, 진공 흡착부(301)를 기준으로 후면부(303) 및 정면부(302)가 진공 흡착기(300)로부터 연장되어 진공 흡착부(301)를 감싸도록 형성되어, 렌즈가 흡착될 시 위치의 이탈을 방지하도록 하고 있다.

한편 도 6의 평면도를 참고하면, 광통신 등에 사용되는 광모듈(10)의 렌즈 설치 위치(120)에는 렌즈의 형상을 따라서 경사홈(121)이 형성되어, 렌즈가 설치될 때 미세한 이탈 시 경사홈(121)에 의하여 정렬이 수행되면서 렌즈가 설치되도록 하고 있다.

그러나, 도 5와 같은 방식으로 흡착 및 이송을 수행하더라도, 렌즈의 틸팅을 방지하는 것이 사실상 불가능하고, 실제로 오차가 발생하고 있으며, 렌즈가 흡착되면서 후면부(303) 및 정면부(302)에 렌즈가 부딪히면서 손상되는 문제점이 발생하고 있다.

한편 도 6과 같은 방식으로 렌즈를 억지 정렬시키게 되면, 렌즈의 이탈이 심할 경우 경사홈(121) 자체에 렌즈가 이동이 되지 않아 렌즈의 설치 시 설치 위치(120) 이외의 영역에 렌즈가 드랍(Drop)됨에 따른 렌즈의 손상 및 렌즈가 억지 미끌림됨에 따른 렌즈의 손상이 불가피한 문제점이 지적되어 왔다.

이에 본 발명은, 렌즈의 이탈 및 틸딩을 렌즈의 손상 없이 정확하게 보정하는 렌즈의 정렬을 위한 기술을 제공하여, 광통신을 위한 광모듈에 있어서 설정된 설치 위치에 렌즈를 정확하게 설치하여 광모듈의 기능 오차를 완전하게 제거하는 동시에, 렌즈의 손상률을 최소화하여, 광모듈 제조 효율을 극대화하기 위한 기술을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 광모듈에 사용되는 렌즈 정렬 장치는, 광모듈에 설치되며, 광각을 제어하여 정해진 포인트에 광이 조사되도록 하는 적어도 하나의 렌즈를 제어하는 광모듈에 사용되는 렌즈 정렬 장치에 관한 것으로, 상기 장치는, 렌즈 공급 트레이로부터 렌즈를 흡착하여 이송하는 이송 수단; 및 상기 이송 수단에 흡착된 렌즈에 외력을 가하되, 상기 이송 수단을 구성하는 영역 중, 렌즈가 흡착된 영역인 흡착면과 평행한 서로 직교하는 2축 방향 각각의 외력을 가하여, 상기 흡착면 상에서 렌즈가 이동되도록 함으로써, 상기 흡착면의 포인트 중 상기 렌즈가 설치될 상기 광모듈의 목적 위치에 위치되도록 설정된 목적 포인트에 위치되도록 하는 정렬 스테이션;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 정렬 스테이션은, 상기 이송 수단의 3축 운동에 의하여, 상기 흡착면이 인접되는 영역에 형성되며, 상기 흡착면이 인접된 상태에서 사이에 상기 흡착면에 흡착된 렌즈가 위치되도록 형성되는 한 쌍의 돌출된 돌기; 상기 돌기의 형성 영역으로부터 연장 형성되며, 상기 이송 수단의 하부 구조 중 상기 흡착면이 형성된 영역을 제외한 구조를 수용하도록 내부에 캐비티가 형성되어 있고, 상기 돌기를 지지하도록 형성된 바디; 및 상기 돌기의 두 단측이 형성하는 제1 축과 직교되는 제2 축 방향으로 이동되며, 상기 흡착면이 인접된 상태에서 상기 렌즈에 상기 제2 축 방향으로의 이동력을 가하는 이동 암;을 포함하도록 구성됨으로써, 상기 흡착면이 인접된 상태에서 상기 이송 수단의 제1 축 방향으로의 이동에 의하여 상기 렌즈가 상기 돌기에 접촉 시, 상기 돌기와 상기 이송 수단의 상대 이동에 의하여 상기 제1 축 방향으로 렌즈가 이동하도록 하고, 상기 이동 암의 이동에 의하여 상기 렌즈가 상기 이동 암에 접촉 시 상기 이동 암과 상기 이송 수단의 상대 이동에 의하여 상기 제2 축 방향으로 렌즈가 이동하도록 하는 것이 바람직하다.

상기 제1 축 방향은 상기 광모듈의 목적 위치에서 상기 렌즈의 지름 방향 중 상기 흡착면과 평행한 방향이며, 상기 제2 축방향은 상기 제1 축 방향과 직교되되 상기 광모듈의 목적 위치에서 상기 렌즈의 중심 축 방향과 평행한 방향인 것이 바람직하다.

상기 정렬 스테이션 및 상기 이송 수단은 상기 돌기 및 상기 이동 암이 형성하는 상기 제1 축 및 상기 제2 축이, 상기 제1 축 방향은 상기 광모듈의 목적 위치에서 상기 렌즈의 지름 방향 중 상기 흡착면과 평행한 방향이며, 상기 제2 축방향은 상기 제1 축 방향과 직교되되 상기 광모듈의 목적 위치에서 상기 렌즈의 중심 축 방향과 평행한 방향이 되도록 회동 가능하게 구성되는 것이 바람직하다.

상기 이동 암은, 이동 제어 수단에 의하여 상기 제2 축 방향으로의 이동이 제어되는 메인 암; 및 상기 메인 암과 상기 렌즈의 접촉 시 상기 메인 암에 의하여 상기 렌즈에 가해지는 이동력을 흡수하도록 상기 메인 암에 결합 설치된 압축 스프링;을 포함하는 것이 바람직하다.

상기 흡착면은, 상기 이송 수단의 하부 영역 중, 상기 이동 암을 향하는 방향에 외부로 노출되도록 형성되어 있는 것이 바람직하다.

본 발명에 의하면, 렌즈 보관 트레이로부터 진공 흡착을 통한 이송 수단의 렌즈 이송 도중, 정렬 스테이션에서 렌즈의 위치 및 각도를 돌기 및 이동 암과 이송 수단의 상대 운동에 의하여 미세하고 정확하게 제어하고 이후 흡착을 유지한 상태로 광모듈의 목적 위치에 렌즈를 설치하게 된다.

이러한 기능에 의하면, 미세한 힘을 가하여 렌즈를 손상시키지 않은 상태에서, 간단한 공정을 통해서 렌즈의 위치 및 각도를 정확하게 정렬할 수 있어, 광모듈 제작 효율을 극대화하는 동시에, 정확하게 정렬된 렌즈를 이용하여 광통신을 수행할 수 있어, 광통신의 기능이 정확하게 유지될 수 있는 효과가 있다.

또한, 트레이, 진공 흡착 방식의 이송 수단 및 광모듈의 목적 위치에 해당 기기들의 종류 및 별도의 구성 추가가 필요 없이, 정렬 스테이션 만을 추가하여 렌즈를 정확하게 정렬할 수 있기 때문에, 기기의 종류에 관계없이 렌즈를 정확하게 정렬할 수 있는 범용적 효과 역시 기대할 수 있다.

도 1은 본 발명에 있어서 정렬된 렌즈가 설치된 광통신에 사용되는 광모듈의 개략적인 구성 예.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광모듈에 사용되는 렌즈 정렬 장치의 구성을 설명하기 위한 사시도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 광모듈에 사용되는 렌즈 정렬 장치의 구성을 설명하기 위한 측면도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 광모듈에 사용되는 렌즈 정렬 장치의 구성을 설명하기 위한 저면도.
도 5는 기존의 진공 흡착 방식의 렌즈 이송 장치의 구조를 설명하기 위한 측단면도.
도 6은 기존의 렌즈 설치 구조를 설명하기 위한 광모듈의 일부 구성에 대한 평면도.

이하에서는, 다양한 실시 예들 및/또는 양상들이 이제 도면들을 참조하여 개시된다. 하기 설명에서는 설명을 목적으로, 하나이상의 양상들의 전반적 이해를 돕기 위해 다수의 구체적인 세부사항들이 개시된다. 그러나, 이러한 양상(들)은 이러한 구체적인 세부사항들 없이도 실행될 수 있다는 점 또한 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 인식될 수 있을 것이다. 이후의 기재 및 첨부된 도면들은 하나 이상의 양상들의 특정한 예시적인 양상들을 상세하게 기술한다. 하지만, 이러한 양상들은 예시적인 것이고 다양한 양상들의 원리들에서의 다양한 방법들 중 일부가 이용될 수 있으며, 기술되는 설명들은 그러한 양상들 및 그들의 균등물들을 모두 포함하고자 하는 의도이다.

본 명세서에서 사용되는 "실시 예", "예", "양상", "예시" 등은 기술되는 임의의 양상 또는 설계가 다른 양상 또는 설계들보다 양호하다거나, 이점이 있는 것으로 해석되지 않을 수도 있다.

또한, "포함한다" 및/또는 "포함하는"이라는 용어는, 해당 특징 및/또는 구성요소가 존재함을 의미하지만, 하나이상의 다른 특징, 구성요소 및/또는 이들의 그룹의 존재 또는 추가를 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 제 1, 제 2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

또한, 본 발명의 실시 예들에서, 별도로 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명의 실시 예에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

한편 이하의 설명에 있어서, 도면에 기재된 사항은 본 발명의 각 구성의 기능을 설명하기 위하여 일부의 구성이 생략되거나, 과하게 확대 또는 축소되어 도시되어 있으나, 해당 도시 사항이 본 발명의 기술적 특징 및 권리범위를 한정하는 것은 아닌 것으로 이해됨이 당연할 것이다.

또한 이하의 설명에 있어서 하나의 기술적 특징 또는 발명을 구성하는 구성요소를 설명하기 위하여 다수의 도면이 동시에 참조되어 설명될 것이다.

도 1은 본 발명에 있어서 정렬된 렌즈가 설치된 광통신에 사용되는 광모듈의 개략적인 구성 예이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광모듈에 사용되는 렌즈 정렬 장치의 구성을 설명하기 위한 사시도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 광모듈에 사용되는 렌즈 정렬 장치의 구성을 설명하기 위한 측면도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 광모듈에 사용되는 렌즈 정렬 장치의 구성을 설명하기 위한 저면도이며, 도 5는 기존의 진공 흡착 방식의 렌즈 이송 장치의 구조를 설명하기 위한 측단면도이며, 도 6은 기존의 렌즈 설치 구조를 설명하기 위한 광모듈의 일부 구성에 대한 평면도이다.

이하의 설명에 있어서 도 5 및 6에 대한 설명으로서 기존의 기술에 대한 설명은 발명의 배경이 되는 기술에서 상술한 바와 같으므로 불필요한 중복된 설명은 생략하기로 한다.

상술한 도면들을 동시에 참조하며 설명하면, 먼저 광통신에 사용되는 광모듈의 일종으로서 광송신모듈(10)을 참고하면, 개략적으로 광원(11), 렌즈(12) 및 집광기(13)를 적어도 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하고, 집광된 광은 광통로(15)를 지나 광섬유(14)에 진입하여 광통신을 위해서 전송된다.

광통신은 광섬유(14)를 통해서 레이저 빛의 전반사를 이용하게 되는데, 이때 전기 신호를 광신호를 변환하고, 이를 광섬유에 입사시키는 발광기 및 광신호를 전기신호로 변환하여 제공하는 수광기가 대표적인 광통신에 사용되는 광모듈이다.

발광기 및 수광기 또는 광송신기 또는 광수신기로 대표되는 광모듈에서는, 다수의 데이터가 포함된 광신호를 파장대역으로 분리하거나, 다종의 파장대역 신호로 발생되는 광신호를 광섬유에 입사시키기 위해서 집광하는 것이 필수적이다. 이러한 분광 또는 집광 시에는, 광신호를 각기 다른 각도로 분리시킨 뒤 이를 굴절시켜 수신기에 입사시키거나, 서로 다른 광원에서 발생된 빛을 굴절시켜 이를 하나의 포인트에 집광하여 광섬유에 입사시키는 방식이 사용된다.

이러한 광모듈 중 도 1은 광송신모듈(10)(발광기)의 개략적인 구성을 도시한 것으로서, 상술한 구성 이외에, 전원 공급 모듈, 각 구성들의 이동을 제어하는 수단, 이동력을 가하는 수단, 외부의 제어 단말 및 일반적으로 광송수신모듈에 사용되는 다양한 구성 등에 대한 자명한 언급은 이를 생략하기로 한다.

본 발명은 이러한 광모듈에 포함되어, 빛을 굴절시켜 분리하거나 집광하는 데 사용되는 렌즈를 정확한 설치 위치 및 광각으로 정렬하여 렌즈의 정확한 설치를 통한 광모듈의 기능 향상 및 광모듈 제조 효율의 향상을 위한 기술이다. 물론, 상술한 적용 분야 이외에, 렌즈의 정밀한 정렬이 필요한 기술 분야에 있어서 해당 기술적 특징이 사용될 수 있는 분야에 대한 권리범위 역시 이하의 특허청구범위에 의하여 보호될 것이며, 이하의 설명이 출원발명의 권리범위를 한정하는 것은 아니다.

상술한 바와 같이, 도 5에 대한 설명에서 언급한 방식으로 흡착 및 이송을 수행하더라도, 렌즈의 틸팅을 방지하는 것이 사실상 불가능하고, 실제로 오차가 발생하고 있으며, 렌즈가 흡착되면서 후면부(303) 및 정면부(302)에 렌즈 또는 렌즈를 포함하는 바디 등이 부딪히면서 손상되는 문제점이 발생된다.

또한 도 6과 같은 방식으로 렌즈를 억지 정렬시키게 되면, 렌즈의 이탈이 심할 경우 경사홈(121) 자체에 렌즈가 이동이 되지 않아 렌즈의 설치 시 설치 위치(120) 이외의 영역에 렌즈가 드랍(Drop)됨에 따른 렌즈의 손상 및 렌즈가 억지 미끌림됨에 따른 렌즈의 손상이 불가피한 문제점이 발생된다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 일괄적으로 해결하기 위하여 고안된 것으로서, 구체적인 본 출원발명의 기술적 특징은 도 2, 3, 4에 대한 설명을 참고하여 게시된다.

상술한 도 2, 3, 4를 함께 참조하면, 본 발명은 상술한 바와 같이 다양한 분야에서 사용될 수 있는 광모듈, 구체적으로는 광의 굴절 등이 필요한 기기를 통칭하는 광모듈에 설치되며, 광각을 제어하여 정해진 포인트(예를 들어 집광 포인트 또는 분리된 광이 수광기에 진입 하도록 하는 수광 포인트)에 광이 조사되도록 하는 적어도 하나의 렌즈를 제어하는 광모듈에 사용되는 렌즈 정렬 장치(이하 장치라 한다.)를 의미한다.

렌즈를 제어하는 것은 구체적으로 본 발명에서는 렌즈의 설치 위치 및 설치 각도를 정렬하는 것을 의미하며, 렌즈의 설치 위치 및 설치 각도는 제조되는 광모듈 및 광모듈에 대한 렌즈의 필요시되는 광 제어 스펙(Spec)과 함께 광이 제어되어야 할 각도 등에 따라서 미리 설정된 값을 의미함이 바람직하다.

렌즈(200)가 정렬되기 위해서, 이송 수단(100)은 상하좌우의 3축 이동 및 회전이 가능하도록 구성될 수 있다. 구체적으로, 렌즈 공급 트레이(미도시)에 이송 수단(100)이 접근하게 되고 렌즈(200)를 흡착면(101)에 진공 흡착 방식으로 흡착하게 된다. 이후, 이송 수단(100)은 해당 렌즈(200)의 설치 위치에 대응되도록 렌즈(200)를 이송하면서 그 설치 각도에 대응되도록 이송 수단(100) 자체를 회전하는 등의 방식을 통해 렌즈의 설치 위치 및 각도를 제어하게 된다. 이후, 설치 위치에 정확하게 렌즈(200)가 위치되도록 한 뒤, 흡착력을 제거하여 렌즈(200)를 흡착면(101)으로부터 분리함으로써 렌즈(200)의 설치를 완료하게 된다.

본 발명에서 상술한 바와 같은 렌즈(200)는 도 2, 3, 4 및 5 등에 도시된 바와 같이 큐브(Cube) 형 렌즈가 될 수 있으나, 렌즈의 형태 및 사이즈는 본 발명의 기능 수행에 대응되는 한에서 이에 제한되지 않도록 구성될 수 있다.

이러한 렌즈(200)의 설치 공정에 있어서, 상술한 바와 같이 렌즈(200)는 해당 설치 위치에 정확한 설치 각도로 설치되어야 한다. 그러나 렌즈 공급 트레이는 일정한 여유 공간을 갖고 렌즈(200)가 보관되기 때문에, 렌즈 공급 트레이의 이송 등의 과정에 있어서 외력이 가해지게 되면, 렌즈(200)의 원 보관 위치로부터 렌즈(200)가 이동되거나 틸팅될 수 있다. 즉, 렌즈(200)가 원래 보관되었던 위치로부터 공간 내부에서 미세하게 이동되거나, 그 보관되었던 각도가 틸팅되는 등의 현상이 발생하게 되는 것이다.

또한, 이송 수단(100)의 흡착면(101)에 렌즈(200)가 트레이로부터 이탈되어 흡착될 때, 렌즈(200)가 X, Y축(흡착력에 의하여 이동되는 축을 Z축이라고 할 때의 3축 설정에 의한 축을 의미)으로 미세하게 이동되면서 흡착되거나, Z축으로 이동되면서 렌즈(200)가 회전할 수 있다.

이러한 렌즈(200)의 Dislocation 및 Tilting이 일어나게 되면, 광모듈의 설치 위치, 즉 렌즈가 위치되어야 할 목적 위치에 이송 수단(100)이 도달하여 상술한 바와 같이 흡착면(101)의 흡착력이 제거되면서 렌즈가 설치되면, 정확하지 않은 위치 및 각도로 렌즈가 설치될 수 밖에 없는 오류가 발생하게 된다.

즉, 이송 수단(100)은 목적 위치에 렌즈(200)를 설치하기 위해서 이동되는데, 이때 렌즈(200)를 렌즈 공급 트레이로부터 흡착 시, 렌즈가 원래 목적 위치에 정확하게 설치되도록 렌즈(200)가 흡착되어야 할 영역이 설정될 수 있다. 렌즈(200)는 원형의 외형을 갖기 때문에, 세워진 상태로 보관됨을 가정하게 되면, 해당 영역은 점으로서, 본 발명에서는 이를 흡착면(101) 상의 목적 포인트로 정의한다. 즉, 렌즈(200)는 오차 발생이 일어나지 않는다는 가정 하에, 정확하게 흡착면(101) 상의 목적 포인트에서 흡착면(101)과 접촉된 상태가 되어야 한다. 이러한 목적 포인트는 광모듈 상에서의 목적 위치에 대응되도록 설정될 수 있고, 또한 목적 포인트의 개념은 이송 수단(100)의 설정된 회전 각도를 포함하는 개념으로 이해될 수 있다.

본 발명에 있어서 장치에 포함되는 이송 수단(100)은 상술한 바와 같이 흡착면(101)을 포함함으로써, 렌즈(200)를 렌즈 공급 트레이로부터 흡착하여 렌즈(200)를 이송한 뒤, 광모듈 상의 렌즈(200)의 설치 위치인 목적 위치에 도달하여 렌즈(200)에 대한 흡착력을 제거하여 렌즈(200)를 설치하는 기능을 수행한다. 이를 위해서, 흡착 방향을 Z축으로 설정하고 이를 기준으로 일반적인 X, Y, Z 3축 좌표계를 이용 시, X, Y 축 이동 및 X, Y축과 평행한 방향으로의 회전 운동이 가능하도록 구성될 수 있다. 이는, 상술한 바와 같이 렌즈(200)의 흡착, 이송 및 설치 각도 설정을 위한 이동으로 이해될 것이다.

한편, 장치에는 정렬 스테이션(110)이 포함될 수 있다. 정렬 스테이션(110)은 상술한 바와 같이 본 발명의 기능 수행을 위해서, 이송 수단(100)과의 상대 운동을 통해서 렌즈(200)에 외력을 가함으로써, 렌즈(200)가 상술한 흡착면(100) 상의 다수의 포인트들 중, 렌즈(200)가 설치될 광모듈이 목적 위치에 위치되도록 설정된 목적 포인트에 위치되도록 하는 기능을 수행한다.

한편 이송 수단(100)과의 상대 운동을 통해 렌즈(200)에 외력을 가하는 방향은 상술한 X, Y 축의 방향으로서, 즉 이송 수단(100)의 흡착면(101)과 평행한 서로 직교하는 X, Y 2축 방향 각각에 대해서 외력을 가하여 흡착면(101) 상에서 렌즈(200)가 이동되도록 한다.

즉 상술한 바와 같이 이송 수단(100)은 렌즈가 흡착면(101) 상에서 어디에 위치하여 있는지 여부를 센싱할 수 없기 때문에, 외부 단말의 프로세서 등에 의하여 설정된 바에 따라서 이송 수단(100) 자체만을 제어하게 된다. 이로 인하여 렌즈(200)가 흡착면(101) 상의 목적 포인트에 접촉된 상태가 아니게 되면, 목적하는 설치 위치에 렌즈를 설치하지 못하게 된다. 일반적으로 이송 수단(100)은 렌즈(200)가 목적 포인트에 설치됨을 가정하고, 프로세서에 의하여 설정된 위치로 이동하게 되면 해당 목적 포인트가 광모듈의 목적된 설치 위치와 일치하게 되는 것이다.

이러한 상태에서는 렌즈(200)가 상술한 흡착면(101)의 목적 포인트에 정확하게 위치되어야만 하고, 바람직하게는 렌즈(200)가 흡착면(101) 상에서 도 4를 참조할 때 Y축과 평행하게 설치되어 있어야만, 이송 수단(100)이 목적 위치에서의 렌즈(200)의 설치 각도에 대응되도록 회전한 후 렌즈(200)를 설치 시 렌즈(200)가 설정된 각도와 정확하게 일치되도록 설치될 수 있다.

본 발명에서 정렬 스테이션(110)은 이러한 렌즈(200)가 정확하게 목적 포인트에 위치되면서 이송 수단(100)과 Y축과 평행하게 설치되도록 렌즈(200)를 정렬하는 기능을 수행한다.

상술한 기능 수행을 위해서, 정렬 스테이션(110)은 돌기(111), 이동 암(114)을 포함하도록 구성될 수 있다.

본 발명에서 돌기(111)는 도 2 및 4에 도시된 바와 같이, 이송 수단(100)의 3축 운동에 의하여 흡착면(101)이 인접되는 영역에 형성되는데, 바람직하게는 이송 수단(100)이 렌즈(200)의 정렬을 위해서 위치될 시 렌즈(200)를 서로 사이에 두도록 한 쌍으로 형성된다. 즉, 흡착면(101)이 인접된 상태에서, 양 돌기(111)의 사이에 흡착면(101)에 흡착된 렌즈(200)가 위치되도록 형성된다.

이러한 상태에서, 흡착면(101)이 인접한 뒤 이송 수단(100)이 제1 축 방향, 즉 도 4에서의 X축 방향으로의 이동에 의하면, 렌즈(200)는 돌기(111) 중 어느 하나에 접촉할 수 있고, 이 경우 돌기(111)와 이송 수단(100)의 상대 이동에 의하여 제1 축 방향으로 렌즈(200)에 외력이 가해져 렌즈가 이동하도록 한다.

구체적으로 큐브형의 렌즈(200)는 도면들에 도시된 바와 같이, 렌즈 표면이 아닌 렌즈를 감싸도록 형성되는 큐브형의 바디에 외력을 가하도록 흡착면(101)에 흡착 시, 렌즈 표면이 돌기(111) 측에 위치되지 않도록 설정될 수 있다.

한편 돌기(111)는 바디(112)에 형성될 수 있다. 즉, 돌기(111)의 형성 영역으로부터 바디(112)가 연장 형성되는 형태로 구성될 수 있는데, 바디(112)에는 내부 캐비티(113)가 형성되어 있다. 내부 캐비티(113)는 도 4와 같이 상하를 관통하는 형태로 형성되어 있거나 관통되지 않는 수용 공간으로 형성될 수 있다. 내부 캐비티(113)는 이송 수단(100)의 구조 중 흡착면(101)이 형성된 영역을 제외하고 렌즈(200)가 과도한 이동이 되지 않도록 그 이동 공간을 억제하기 위해서 형성된 지지구조(102)의 돌출성에 따라서, 이송 수단(100)의 상하 이동 시 해당 지지구조(102)를 수용하도록 하는 기능을 수행한다. 동시에, 돌기(111)와 일체로 형성되어 돌기(111)를 지지하도록 하여 렌즈(200)가 접촉될 때, 돌기(111)가 렌즈(200)에 외력을 가함으로써 흡착면(101) 상에서 렌즈(100)가 흡착된 상태로 제1 축 방향으로 이동되도록 한다.

한편 이동 암(114)은 돌기(111)의 두 단측(Tip 부분)의 연결에 따라서 형성되는 제1 축, 즉 도 4에서의 X 축과 직교되는 제2 축, 즉 도 4의 Y 축 방향으로 이동 제어 수단(1143)의 제어에 의하여 이동되며, 흡착면(101)이 상술한 바와 같이 정렬을 위해서 인접된 상태에서, 렌즈(200)에 제2 축 방향으로의 이동력을 가하는 기능을 수행하게 된다.

이러한 돌기(111)와 이동 암(114)의 구성에 의하면, 먼저 흡착면(101)이 도 3 및 4와 같이 렌즈(200)의 정렬을 위해서 인접하게 된 상태에서, 이송 수단(100)이 제1 축 방향으로 이동되면, 해당 이동에 의하여 렌즈(200)는 돌기(111)에 접촉하게 되고, 이 경우 돌기(111)와 이송 수단(100)의 상대 이동에 의한 외력에 의하여 렌즈(200)는 제1 축 방향으로 이동된다. 이때 도 4에 도시된 좌표를 기준으로 렌즈(200)와 흡착면(101)의 접촉 위치의 좌표가 목적 포인트의 좌표와 일치되도록 하는 좌표가 되도록 이송 수단(100)이 이동될 것이다.

한편, 제2 축 방향에 있어서는, 이동 암(114)의 이동에 의하여 렌즈(200)가 이동 암(200)에 접촉 시, 이동 암(114)과 이송 수단(100)의 상대 이동에 의한 외력에 의하여 제2 축 방향으로 렌즈(200)가 이동된다. 이때 역시 도 4에 도시된 좌표를 기준으로 렌즈(200)와 흡착면(101)의 접촉 위치의 좌표가 목적 포인트의 좌표와 일치되도록 하는 좌표가 되도록 이송 암(114)이 이동될 것이다.

한편 상술한 바와 같이 돌기(111)와 접촉하지 않는 면에 렌즈 표면이 위치되도록 흡착되면, 도 2, 3, 4에 도시된 바와 같이 이송 암(114)이 이동력을 가하는 방향에 렌즈 표면이 위치될 수 있다. 이때 이송 암(114)이 가하는 제2 축방향의 이동력에 의하여 렌즈 표면이 손상되는 것을 방지하기 위해서, 이송 암(114)과 렌즈(200) 사이의 높이는 도 2, 3, 4에 도시된 바와 같이, 이송 암(114)이 접촉되는 렌즈(200)의 영역이 렌즈 표면을 제외한 영역이 되도록 설정될 수 있다.

이때 상술한 바와 같이, 이송 수단(100)은 렌즈(200)의 설치 각도를 제어하기 위해서 광모듈을 기준으로 회전할 수 있다. 이때 이송 수단(100)이 회전함에 따라서 제1 축 및 제2 축이 함께 회전되도록 좌표계가 설정될 수 있다. 이 경우, 제1 축 방향은 광모듈의 목적 위치에서 렌즈(200)의 지름 방향 중 흡착면(101)과 평행한 방향과 일치될 것이고, 제2 축 방향은 제1 축 방향과 직교되되 광모듈의 목적 위치에서 렌즈(200)의 중심 축 방향과 평행한 방향과 일치될 것임은 당연할 것이다.

한편 이송 수단(100)의 회전 이외에, 정렬 스테이션(110) 역시 렌즈(200)의 설치 각도에 따라서 회전될 수 있도록 구성될 수 있다. 제1 축 및 제2 축 방향은 도 4 및 상술한 설명에서 언급한 바와 같이, 흡착면(101)과 평행하도록 직교하는 축으로 설정될 수 있고, 해당 축의 기준은 흡착면(101)이 될 수 있다. 이 경우 이송 수단(100)이 정렬 스테이션(110)에 위치되어 렌즈(200)를 정렬한 후, 렌즈(200)의 설치 각도에 따라서 다시 회전되면, 렌즈(200)가 다시 틸팅 또는 이동될 수 있기 때문에, 정렬 스테이션(110)이 이송 수단(100)과 함께 회전하되, 상술한 바와 같이 제1 축 및 제2 축이 되도록 함께 회전함으로써, 이송 수단(100)이 렌즈(200)를 최초 흡착한 후에만 회전하고, 이후 회전이 되지 않도록 함으로써 렌즈(200)의 정렬을 정확하게 설치 시까지 유지하도록 하는 것이다.

한편 이러한 목적을 달성하기 위해서, 정렬 스테이션(110) 상에서의 정렬된 상태 유지를 위해서, 정렬 스테이션(110)은 렌즈 공급 트레이로부터 광모듈 상의 설치 위치까지의 렌즈(200) 및 이송 수단(100)의 이동 경로에 있어서, 광모듈 상의 설치 위치에 더욱 인접되도록 설치될 수 있다.

이 경우 정렬 스테이션(110)의 회전은 돌기(111), 즉 바디(120)와 이동 암(114)의 회전을 의미하고, 이때 돌기(111) 및 이동 암(114)이 형성하는 제1 축 및 제2 축이, 상술한 X, Y 축과 동일하게 되도록 회전된다. 즉 제1 축 방향은 광모듈의 목적 위치에서 렌즈(200)의 지름 방향 중 흡착면(101)과 평행한 방향이며, 제2 축 방향은 제1 축 방향과 직교되되 광모듈의 목적 위치에서 렌즈(200)의 중심 축 방향과 평행한 방향으로 설정될 수 있다.

한편, 이동 암(114)은 렌즈(200)에 외력을 가하는 구성으로서, 정밀한 이동이 필요한 동시에, 렌즈(200)의 정밀한 정렬을 위해서 과도한 순간 외력을 가하지 않도록 구성되어야 할 필요가 있다.

이를 위해서, 이동 암(114)은 이동 제어 수단(1143)에 의해서 제2 축 방향으로의 이동이 제어되는 메인 암(1141) 및 메인 암(1141)과 렌즈(200)의 접촉 시 메인 암(1141)에 의하여 렌즈(200)에 가해지는 이동력을 일부 흡수하도록 메인암(1141)에 결합 설치된 압축 스프링(1142)을 포함하도록 구성될 수 있다.

즉, 메인 암(1141)은 설정된 위치까지만 이동되도록 하여 렌즈(200)가 흡착면(101)에 흡착된 상태로 제2 축 방향으로 이동되도록 하면 되고, 과도한 외력을 가할 필요가 없기 때문에, 해당 외력의 일부를 탄성체인 압축 스프링(1142)이 흡수하도록 한다. 기본적으로, 렌즈(200)의 정렬은, 돌기(111)와 이송 수단(100)의 제1 축 방향으로의 상대 이동에 의한 정렬 후, 이동 암(114)의 제2 축 방향으로의 이동에 의한 정렬로 구성되며, 이러한 정렬 공정 상에서 이동 암(114)으로부터 가해지는 외력에 의한 렌즈(200)의 손상 또는 외력에 의한 틸팅 및 제1 축 방향으로의 이동을 억제하는 것이다.

한편, 이동 암(114)이 렌즈(200)와 접촉해야만 상술한 제2 축 방향으로의 본 발명의 기능 수행에 이루어지기 때문에, 본 발명에 있어서 도 3 및 4에 도시된 바와 같이, 이송 수단(100)의 하부 영역 즉 정렬 스테이션(110)과 중첩, 접촉 또는 포함되거나 인접되는 영역 중, 이동 암(114)을 향하는 방향에 흡착면(101)이 외부로 노출되도록 형성될 수 있다.

한편 상술한 압축 스프링(1142)의 기능과 유사한 기능을 수행하기 위해서, 렌즈(200)와 접촉되는 모든 본 발명의 구성으로서, 흡착면(101), 돌기(111) 및 메인 암(1141)의 렌즈(200)와 접촉 가능한 영역에는 탄성 코팅 등의 탄성력이 있는 부재가 형성되도록 구성될 수 있다.

한편, 본 발명의 기능 수행을 위해서, 이송 수단(100), 이동 암(114) 및 바디(112)는 각각 서로 연관되거나 독립적으로 3축 방향으로의 이동 및 회전이 제어될 수 있고, 이를 제어하기 위한 모터 및 기어 모듈이 각 이동 및 회전되는 구성에 설치될 수 있다. 또한 모터의 구동을 위한 전원 공급 수단 및 모터의 구동 제어를 위한 프로세서가 각 구성에 결합적으로 또는 독립적으로 설치될 수 있고, 프로세서에는 본 발명에서 동작 가능한 모든 구성의 동작을 제어하는 명령을 처리하는 기능 및 해당 명령을 생성 및 송출하는 제어 단말과의 통신을 위한 통신 모듈이 연결될 수 있다.

이상과 같이 실시 예들이 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 특별히 반대되는 기재가 없는 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 또한, 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (6)

1. 광통신에 있어서 사용되는 광송수신 장치인 광모듈에 설치되는 큐브형의 소형 렌즈로서, 광각을 제어하여 정해진 포인트에 광이 조사되도록 하는 적어도 하나의 렌즈를 정렬하는 광모듈에 사용되는 렌즈 정렬 장치에 관한 것으로,
   상기 장치는,
   렌즈 공급 트레이로부터 렌즈를 흡착하여 이송하는 이송 수단; 및
   상기 이송 수단에 흡착된 렌즈에 외력을 가하되, 상기 이송 수단을 구성하는 영역 중, 렌즈가 흡착된 영역인 흡착면과 평행한 서로 직교하는 2축 방향 각각의 외력을 가하여, 상기 흡착면 상에서 렌즈가 이동되도록 함으로써, 상기 흡착면의 포인트 중 상기 렌즈가 설치될 상기 광모듈의 목적 위치에 위치되도록 설정된 목적 포인트에 위치되도록 하는 정렬 스테이션;을 포함하고,
   상기 정렬 스테이션은,
   상기 이송 수단의 3축 운동에 의하여, 상기 흡착면이 인접되는 영역에 형성되며, 상기 흡착면이 인접된 상태에서 사이에 상기 흡착면에 흡착된 렌즈가 위치되도록 형성되는 한 쌍의 돌출된 돌기;
   상기 돌기의 형성 영역으로부터 연장 형성되며, 상기 이송 수단의 하부 구조 중 상기 흡착면이 형성된 영역을 제외한 구조를 수용하도록 내부에 캐비티가 형성되어 있고, 상기 돌기를 지지하도록 형성된 바디; 및
   상기 돌기의 두 단측이 형성하는 제1 축과 직교되는 제2 축 방향으로 이동되며, 상기 흡착면이 인접된 상태에서 상기 렌즈에 상기 제2 축 방향으로의 이동력을 가하는 이동 암;을 포함하고,
   상기 이동 암은,
   이동 제어 수단에 의하여 상기 제2 축 방향으로의 이동이 제어되는 메인 암; 및
   상기 메인 암과 상기 렌즈의 접촉 시 상기 메인 암에 의하여 상기 렌즈에 가해지는 이동력을 흡수하도록 상기 메인 암에 결합 설치된 압축 스프링;을 포함하도록 구성됨으로써,
   상기 흡착면이 인접된 상태에서 상기 이송 수단의 제1 축 방향으로의 이동에 의하여 상기 렌즈가 상기 돌기에 접촉 시, 상기 돌기와 상기 이송 수단의 상대 이동에 의하여 상기 제1 축 방향으로 렌즈가 이동하도록 하고, 상기 이동 암의 이동에 의하여 상기 렌즈가 상기 이동 암에 접촉 시 상기 이동 암과 상기 이송 수단의 상대 이동에 의하여 상기 제2 축 방향으로 렌즈가 이동하도록 하는 것을 특징으로 하는 광모듈에 사용되는 렌즈 정렬 장치.
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 제1 축 방향은 상기 광모듈의 목적 위치에서 상기 렌즈의 지름 방향 중 상기 흡착면과 평행한 방향이며, 상기 제2 축 방향은 상기 제1 축 방향과 직교되되 상기 광모듈의 목적 위치에서 상기 렌즈의 중심 축 방향과 평행한 방향인 것을 특징으로 하는 광모듈에 사용되는 렌즈 정렬 장치.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 정렬 스테이션 및 상기 이송 수단은 상기 돌기 및 상기 이동 암이 형성하는 상기 제1 축 및 상기 제2 축이, 상기 제1 축 방향은 상기 광모듈의 목적 위치에서 상기 렌즈의 지름 방향 중 상기 흡착면과 평행한 방향이며, 상기 제2 축방향은 상기 제1 축 방향과 직교되되 상기 광모듈의 목적 위치에서 상기 렌즈의 중심 축 방향과 평행한 방향이 되도록 회동 가능하게 구성되는 것을 특징으로 하는 광모듈에 사용되는 렌즈 정렬 장치.
   
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,
   상기 흡착면은,
   상기 이송 수단의 하부 영역 중, 상기 이동 암을 향하는 방향에 외부로 노출되도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광모듈에 사용되는 렌즈 정렬 장치.

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