KR102659998B1 - 광학 로터리 전기 연결부 - Google Patents

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Abstract

하우징(16)에 의해 지지되는 제1 요소(18), 하우징에 의해 지지되는 제2 요소(19)를 포함하는 전기 로터리 연결부(15)로, 제1 요소와 제2 요소는 회전 인터페이스(20)에서 서로에 대해 중심 축(X)을 중심으로 회전하도록 구성되고, 제1 요소(18)는 입력 전기 리드(21), 광원(23)을 구비하는 전광 E/O 변환기(22), 그리고 전송 렌즈(28)를 포함하며, 제2 요소(19)는 회전 인터페이스(20)를 지나 제1 요소와 마주보는 수신 렌즈(30), 광학 수신기(33)를 구비하는 광전 O/E 변환기(32), 그리고 출력 전기 리드(35)를 포함하며, 제1 요소에 의해 수신되는 전기 입력은 광으로 변환될 수 있고, 광은 회전 인터페이스를 가로질러 제2 요소로 전송될 수 있으며, 광은 제2 요소에 의해 전기 출력으로 변환되어 제2 요소의 출력 전기 리드를 통해 전송될 수 있다.

Description

광학 로터리 전기 연결부
본 발명은 일반적으로 커넥터 분야에 관한 것으로, 특히 광학 로터리 전기 커넥터에 관한 것이다.
특정 적용예에서, 광섬유 로터리 조인트들은 별개의 두 광섬유 번들을 상호 연결하는 데 사용되며, 적어도 하나의 번들이 다른 하나의 번들에 대해 회전할 수 있도록 한다. 예를 들어, 미국특허 제7,142,747호는 내부 공동을 획정하는 하우징을 구비하는 섬유 광학 로터리 조인트(FORJ: fiber optical rotary joint)에 관한 것이다. 하우징은 내부 공동의 양 측에 배치되는 두 광섬유 번들의 단부를 결합시키기에 적합하다. 제1 광섬유 번들 및 제2 광섬유 번들을 적절하게 정렬시킴으로써, 제1 광섬유 번들 및 제2 광섬유 번들의 각각의 쌍이 내부 공동을 가로질러 통신할 수 있다. 제1 광섬유 번들 및 제2 광섬유 번들은 일반적으로 광학 시준 어레이(optical collimation array)로 끝난다. 예컨대 볼 렌즈와 같은 시준 렌즈는 각 광섬유와 관련되어, 각각의 광섬유에 의해 방출되는 신호가 내부 공동을 통과하여 발사되기 전에 볼 렌즈에 의해 시준되도록 할 수 있다. 광학 시준 어레이들 중 둘 다, 또는 적어도 하나는 하우징에 대한 길이 방향 축을 중심으로 회전하기에 적합하다. 2006년 11월 28일자로 등록된 미국특허 제7,142,747호의 전체 내용은 그 전체가 본 명세서에 참조로 포함된다.
미국특허 제6,301,405호는, 로터리 조인트를 통해 번들 내의 섬유 스트랜드(fiber strand)들의 한 세트로부터, 첫 번째 번들로부터 축 방향으로 배치되는 별개의 번들 내의 섬유 스트랜드들의 또 다른 한 세트로 전송되는 신호 강도를 최적화하기 위해 제공되는 조절 기구를 구비하는, 다채널 광섬유 로터리 조인트에 관한 것이다.
특정 적용예에서, 광섬유 케이블링은 온보드 전자 시스템에 고속 데이터 통신을 제공하는 데 사용된다. 이러한 적용예에서, 광섬유 커넥터는 광섬유 케이블을 전자 시스템에 연결하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 미국특허 제7,690,849호는 전기 신호를 광학 신호로 변환하고, 광학 신호를 전기 신호로 변환하는 광전(O/E) 변환기를 구비하는 광섬유 커넥터 인서트에 관한 것이다. 이러한 O/E 변환기는 전기 신호를 광학 신호로 변환하기 위한 송신기 광학 부조립체와 광학 신호를 전기 신호로 변환하기 위한 수신기 광학 부조립체를 포함할 수 있다. 2010년 4월 6일에 등록된 미국특허 제7,690,849호의 전체 내용은 그 전체가 본 명세서에 참고로 포함된다.
미국특허 제6,925,256호는 양방향 광학 송신 및 수신 조립체에 관한 것이다. 이 조립체는 광학 검출기와 간섭 필터를 구비하는 광학 송신기 및 광학 판별기를 포함한다. 2005년 8월 2일자로 등록된 미국 특허 제6,925,256호의 전체 내용은 그 전체가 본 명세서에 참고로 포함된다.
제한하기 위한 것이 아닌 단지 예시의 목적으로, 개시된 실시예의 대응하는 파트, 부분 또는 표면의 도면부호를 괄호 안에 나타내는 것으로, 전기 로터리 연결부(15)가 제공되고, 전기 로터리 연결부(15)는 하우징(16); 하우징에 의해 지지되는 제1 요소(18); 하우징에 의해 지지되는 제2 요소(19); 제1 요소와 제2 요소 사이의 회전 인터페이스(20)를 포함하고; 제1 요소 및 제2 요소는, 제1 요소와 제2 요소 중 하나가 다른 하나에 대해 중심축(x-x)을 중심으로 회전하도록 구성 및 배치되고; 제1 요소는, 입력 전기 리드(21), 입력 전기 리드에 연결되고 광원(23)을 구비하는 전광 E/O 변환기(22), 및 광원에 결합되고 회전 인터페이스를 가로지르도록 광학 신호를 안내(direct)하도록 구성되는 전송 렌즈(28)를 포함하고; 제2 요소는, 회전 인터페이스를 가로질러 제1 요소와 마주보고 전송 렌즈로부터 광학 신호를 수신하도록 구성되는 수신 렌즈(30), 수신 렌즈에 결합되고 광학 수신기(33)를 구비하는 광전 O/E 변환기(32), 및 O/E 변환기에 결합되는 출력 전기 리드(35)를 포함하며; 제1 요소에 의해 수신되는 전기 입력은 광으로 전환될 수 있고, 광은 회전 인터페이스를 가로질러 제2 요소로 전송될 수 있으며, 광은 제2 요소의 출력 전기 리드를 통한 전송을 위해 제2 요소에 의해 전기 출력으로 전환될 수 있다.
제1 요소는 고정될 수 있고, 제2 요소는 제1 요소에 대해 작동 가능하게 회전하도록 하우징에 의해 회전 가능하게 지지될 수 있다. 제1 요소는 중심축을 중심으로 회전할 수 있고, 제2 요소는 제1 요소와 다른 속도로 중심축을 중심으로 회전할 수 있다. 제2 요소는 고정될 수 있고, 제1 요소는 제2 요소에 대해 작동 가능하게 회전하도록 하우징에 의해 회전 가능하게 지지될 수 있다. 회전 인터페이스는 전송 렌즈와 수신 렌즈 사이에 갭을 포함할 수 있다. 전송 렌즈는 빔 확대 렌즈를 포함할 수 있다. 제1 요소는 광원과 전송 렌즈 사이에 결합되는 전송 광섬유(26)를 추가적으로 포함할 수 있다. 제1 요소는 광원과 전송 광섬유 사이에 결합되는 집속 렌즈(25)를 추가적으로 포함할 수 있다. 제2 요소는 수신 렌즈와 광학 수신기 사이에 결합되는 수신 광섬유(31)를 추가적으로 포함할 수 있다. 전송 렌즈는 시준 렌즈를 포함할 수 있고, 수신 렌즈도 시준 렌즈를 포함할 수 있다. 입력 전기 리드는 다수의 전기 전도성 핀을 포함할 수 있고, 출력 전기 리드도 다수의 전기 전도성 핀을 포함할 수 있다. 광원 및 광학 수신기는 중심축을 중심으로 배향될 수 있다. 제1 요소는 광원과 전송 렌즈 사이에 결합되는 전송 광섬유를 더 포함할 수 있고, 제2 요소는 수신 렌즈와 광학 수신기 사이에 결합되는 수신 광섬유를 더 포함할 수 있으며, 전송 광섬유와 수신 광섬유 각각은 중심축을 중심으로 배향될 수 있다.
E/O 변환기는 광학 수신기(124)를 구비하는 송수신기(122)를 포함할 수 있고, O/E 변환기는 광원(134)을 구비하는 송수신기(132)를 포함할 수 있으며, 제2 요소(119)의 출력 전기 리드(35)에 의해 수신되는 전기 입력은 광으로 변환될 수 있고, 광은 회전 인터페이스(20)를 가로질러 제1 요소(118)로 전송될 수 있으며, 광은 제1 요소의 입력 전기 리드(21)를 통한 전송을 위해 제1 요소에 의해 전기 출력으로 변환될 수 있다. 제1 요소로부터 회전 인터페이스를 가로질러 제2 요소로의 전송은 제1 파장을 가질 수 있고, 제2 요소로부터 회전 인터페이스를 가로질러 제1 요소로의 전송은 제1 파장과 다른 제2 파장을 가질 수 있다. 제1 요소 및 제2 요소는 각각 다이크로익(dichroic) 필터(140, 141)를 더 포함할 수 있다.
제1 요소로부터 제2 요소로의 전송과 제2 요소로부터 제1 요소로의 전송은 축선 상에서 동시에 일어날 수 있다. 제1 요소는 다수의 상이한 파장들에서 다수의 광학 신호들을 전송하도록 구성 및 배치될 수 있고, 제2 요소는 제1 요소로부터 전송된 다수의 광신호들을 수신하도록 구성될 수 있다. 제1 요소는 상이한 파장의 광학 신호들을 전송하도록 구성되는 다수의 광원을 포함할 수 있고, 제2 요소는 상이한 파장의 광신호들 각각을 수신하도록 구성되는 다수의 광학 수신기를 포함할 수 있다.
또 다른 양태에서, 전기 로터리 연결부(215)는 하우징; 하우징에 의해 지지되는 제1 요소(218); 하우징에 의해 지지되는 제2 요소(219); 제1 요소와 제2 요소 사이의 회전 인터페이스를 포함하고; 제1 요소 및 제2 요소는, 제1 요소와 제2 요소 중 하나가 다른 하나에 대해 중심축을 중심으로 회전하도록 구성 및 배치되며; 제1 요소는, 입력 광섬유(221)와, 입력 광섬유에 결합되고 회전 인터페이스를 가로지르도록 광학 신호를 안내하도록 구성되는 전송 렌즈를 포함하고; 제2 요소는, 회전 인터페이스를 가로질러 제1 요소와 마주보고 전송 렌즈로부터 광학 신호를 수신하도록 구성되는 수신 렌즈, 수신 렌즈에 결합되고 광학 수신기를 구비하는 광전 O/E 변환기, 그리고 E/O 변환기에 결합되는 전기 리드(31)를 포함하며; 제1 요소의 입력 광섬유에 의해 수신되는 광학 입력은 회전 인터페이스를 가로질러 제2 요소로 전송될 수 있고, 광은 제2 요소의 전기 리드를 통해 전송을 위해 제2 요소에 의해 전기 출력으로 변환될 수 있다.
제2 요소는 수신 렌즈와 광학 수신기 사이에 결합되는 수신 광섬유를 추가적으로 포함할 수 있고, 수신 렌즈는 시준 렌즈를 포함할 수 있다. 전기 리드는 다수의 전기 전도성 핀들을 포함할 수 있다. O/E 변환기는 광원를 구비하는 송수신기를 포함할 수 있으며, 제2 요소의 전기 리드에 의해 수신되는 전기 입력은 광으로 변환될 수 있고, 광은 회전 인터페이스를 가로질러 제1 요소로 전송될 수 있으며, 광은 제1 요소에 의해 입력 광섬유를 통해 전송될 수 있다.
또 다른 양태에서, 전기 로터리 연결부(315)는 하우징; 하우징에 의해 지지되는 제1 요소(318); 하우징에 의해 지지되는 제2 요소(319); 제1 요소와 제2 요소 사이의 회전 인터페이스를 포함하도록 제공되며; 제1 요소 및 제2 요소는, 제1 요소와 제2 요소 중 하나가 다른 하나에 대해 중심축을 중심으로 회전하도록 구성 및 배치되며; 제1 요소는, 전기 리드와, 전기 리드에 결합되고 광원을 구비하는 전광 E/O 변환기와, 광원에 결합되고 회전 인터페이스를 가로지르도록 광학 신호를 안내하도록 구성되는 전송 렌즈를 포함하며; 제2 요소는 회전 인터페이스를 가로질러 제1 요소와 마주보고 전송 렌즈로부터 광학 신호를 수신하도록 구성되는 수신 렌즈 및 수신 렌즈에 결합되는 수신 광섬유를 포함하며; 제1 요소에 의해 수신되는 전기 입력은 광으로 변환될 수 있고, 광은 회전 인터페이스를 가로질러 제2 요소로 전송될 수 있으며, 광은 수신 광섬유를 통해 제2 요소에 의해 전송될 수 있다.
제1 요소는 광원과 전송 렌즈 사이에 결합되는 송신 광섬유와, 광원과 송신 광섬유 사이에 결합되는 집속 렌즈를 더 포함할 수 있다. 수신 렌즈는 시준 렌즈를 포함할 수 있다. 전기 리드는 다수의 전기적 전도성 핀들을 포함할 수 있다. E/O 변환기는 광학 수신기를 구비하는 송수신기를 포함할 수 있으며, 제2 요소의 광섬유와 수신 렌즈에 의해 수신되는 광학 입력은 회전 인터페이스를 가로질러 제1 요소로 전송될 수 있으며, 광은 제1 요소의 전기 리드를 통한 전송을 위해 제1 요소에 의해 전기 출력으로 변환될 수 있다. 제1 요소와 제2 요소 각각은 다이크로익 필터를 추가적으로 포함할 수 있다.
도 1은 개선된 전기 로터리 연결부의 제1 실시예의 부분 단면 및 부분 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 전기 로터리 연결부의 길이 방향의 수진 단면도이다.
도 3은 개선된 전기 로터리 연결부의 제2 실시예의 길이 방향의 수직 단면도이다.
도 4는 개선된 전기 로터리 연결부의 제3 실시예의 부분 단면 및 부분 사시도이다.
도 5는 개선된 전기 로터리 연결부의 제4 실시예의 부분 단면 및 부분 사시도이다.
먼저, 몇몇 도면에 걸쳐서 같은 도면부호는 동일한 요소, 부분 또는 표면을 식별하도록 의도되었으며, 이러한 요소들, 부분들, 표면들은 상세한 설명이 포함되는 본 명세서 전반에서 추가적으로 묘사 또는 설명될 수 있음을 명확하게 이해해야 한다. 달리 명시되지 않는 한, 도면들은 명세서와 함께(예를 들어, 부화, 부 배열, 비례, 정도 등이) 판독되도록 의도되며, 도면들은 본 발명의 전체 명세서의 일부로 고려되어야 한다. 이하의 설명에서 사용되는 용어, "수평", "수직", "좌측", "우측", "위" 및 "아래"뿐만 아니라 이들의 형용사 및 부사적 파생어들(예를 들어, "수평으로", "우측으로", "상향으로" 등)은, 단순히, 특정 그림이 독자가 도면을 볼 때 도시된 구조물의 방향을 참조한다. 유사하게, "내측으로" 및 "외측으로"와 같은 용어들은 일반적으로, 표면이 연장하는 축 또는 표면의 회전축에 대한 표면의 방향을 적절하게 참조한다.
이제는 도면, 특히 도 1을 참조하면, 개선된 전기 로터리 연결부가 제공되며, 그 제1 실시예가 일반적으로 도면부호 15로 표시되어 있다. 연결부(15)는, 일반적으로 고정 연결 요소(18)와 회전 연결 요소(19)를 지지하는 하우징(16)을 포함하는 것으로 도시되어 있다. 요소(18, 19)들은 일반적으로 회전 인터페이스 또는 조인트(20)의 양 반대측에 위치되고, 로터리 조인트(20)를 가로지르는 축선 상에서 광학 신호를 전송하도록 구성된다.
하우징(38)은 제1 하우징 부 또는 부조립체(38) 및 제2 하우징 부 또는 부조립체(39)를 포함한다. 하우징 부(38)는 연결 요소(18)를 지지하고, 하우징 부(39)는 연결 요소(19)를 하우징 부(38)에 대해 회전식으로 지지한다. 하우징(16)은 연결 요소(18, 19)들 중 적어도 하나가 타 요소에 대해 회전할 수 있도록 하는 로터리 조인트를 제공하도록 구성된다. 이 실시예에서, 요소(18)는 일반적으로 정지 상태로 유지되고, 요소(19)는 일반적으로 길이 방향 축(x-x)을 중심으로 회전할 수 있지만, 대안적으로 두 요소(18, 19)들은 서로 다른 속도 및/또는 서로 다른 방향으로 x-x축을 중심으로 회전하도록 구성될 수 있다. 또 다른 대안으로, 연결 요소(19)가 정지 상태로 유지되고, 요소(18)가 일반적으로 그 길이 방향 축(x-x)을 중심으로 회전할 수 있도록 구성될 수 있다. 따라서, 연결 요소(18, 19)들 중 하나 또는 둘 모두가 회전 가능하게 장착되어, 하나의 요소가 다른 요소에 대해 각각의 길이 방향 축을 중심으로 회전할 수 있다.
도시된 바와 같이, 하우징(16)은 일반적으로, 하우징 요소(38)가 하우징 요소(39)에 중첩하는, 세장형 원통인 내부 공동(42)을 구비하는 원통형 요소이다. 하우징 요소(39)는 연결 요소(18)에 대한 연결 요소(19)의 회전을 용이하게 하기 위해, 축(x-x)으로부터 반경 방향으로 외측으로 연장하는 중앙 환형 플랜지(43)를 포함한다. 그 다음, 하우징 부(38)는, 회전 슬라이드식 맞물림에서 하우징 부분(39)의 환형 플랜지(43)를 수용하도록 구성되는 환형 홈(44)을 포함한다. 이로 인해, 하우징 부(39)는 축(x-x)을 중심으로 하우징 부(38)에 대해 회전할 수 있지만, 하우징 부(38)에 대해 축(x-x)을 따라서 축 방향으로는 크게 이동하지 않는다. 따라서, 중앙 플랜지(43)는 하우징 부(39)의 하우징 부(38)에 대한 회전을 용이하게 하기 위해 홈(44)과 맞물림으로써, 연결 요소(19)가 회전 인터페이스(20)에서 연결 요소(18)에 대해 회전할 수 있도록 한다. 이 실시예에서, 부싱 또는 다른 베어링 장치는 필요하지 않다. 그러나 희망하는 경우, 부싱 또는 롤러 요소 베어링이 사용될 수 있다.
하우징 부(38)에 의해 형성되는 원통형 통로(42) 내에 연결 요소(18)를 유지하기 위해, 환형 플랜지 또는 링(45)이 연결 요소(18)의 슬리브(50)로부터 반경 방향으로 외측으로 연장되고, 환형 플랜지(45)는 연결 요소(18)를 축 방향으로 유지하도록 특별히 구성되는 하우징 부(38)의 환형 숄더(48)에 대해 지지한다. 이와 유사하게, 환형 플랜지 또는 링(46)은 연결 요소(19)의 슬리브(51)로부터 반경 방향 외측으로 연장되고, 연결 요소(19)를 통로(42) 내에 축 방향으로 유지하도록 특별히 구성되는 하우징 부(39)의 환형 숄더(49)에 대해 지지한다. 하지만, 요소(18, 19)들은 필요한 경우, 다른 방식으로 서로에 대해 유지 및 회전 가능하게 장착될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 광학 연결 요소(18)는 일반적으로, 전기 리드(lead)(21), 인쇄 회로 기판(54), E/O 변환기(22), 집속 렌즈(25), 광섬유 페룰 스터브(27) 및 확대 시준 렌즈를 포함하며, 이들은 모두 일반적으로 원통형 슬리브(50) 내에 유지된다. 이 실시예에서, 전기 리드(21)는 슬리브(50)의 단부(52)에 의해 지지되고 이를 관통하여 연장하는 복수의 전기 전도성 핀들을 포함한다. 전기 전도성 핀들은 단부(52)을 관통하여 연장하여, 복수의 외부 전기 접속 핀들을 형성한다. 이는, 연결 요소(18)가 전기 회로에 쉽게 연결될 수 있도록 한다. 전기 전도성 핀(21)들은 회로 기판(54)의 좌측 단부에 인접하게, 회로 기판(54)에 내부적으로 결합된다. 이 실시 예에서, 6개의 전기 전도성 핀이 회로 기판(54)의 상부에 3개, 회로 기판(54) 아래에 3개 제공된다. 그러나, 리드(21)는 도시된 6개 핀보다 하나 이상 적을 수 있다.
도시된 바와 같이, 하우징 슬리브(50)는 길이 방향 축(x-x)을 따라 연장하는 원통 형상을 갖고, 회로 기판(54)은 길이 방향 축(x-x)을 따라 연장하도록 슬리브(50) 내에 예시적으로 장착되어 있다. 제2의 복수의 전기 전도성 핀이, 회로 기판(54)의 우측 단부에 인접하게 회로 기판(54)에 결합되는 E/O 변환기(22)로부터 연장한다. 따라서, 회로 기판(54)은 그 좌측 단부에서 제1의 복수의 전기 전도성 핀(21)에 기계적 및 전기적으로 결합되고, 회로 기판(54)은 그 우측 단부에서 제2의 복수의 전기 전도성 핀에 의해 E/O 변환기(22)에 기계적 및 전기적으로 결합된다.
E/O 변환기(22)는 광원(23)과, 회로 보드(54)에 의해 지지되어 광원(23)에 결합되는 회로를 포함한다. 통상의 기술자라면 알 수 있는 바와 같이, 광원(23)은 레이저, 발광 다이오드 또는 임의의 다른 적합한 광원을 포함할 수 있다. 도시된 바와 같이, E/O 변환기(21)는 티오-캔(TO-CAN) 광학 패키징과 호환 가능한 형상을 갖는다. 이 실시예에서, E/O 변환기(21)는 TOSA(transmit optical subassembly)를 포함한다.
광섬유 종단 조립체가 E/O 변환기(22)에 결합된다. 광섬유 종단 조립체는 집속 렌즈(25), 광섬유 페룰 스터브(27) 및 광섬유(26)를 포함한다. 집속 렌즈(25)는 E/O 변환기(22)와 광섬유(26) 사이에 결합되어, 광원(23)으로부터 광섬유 페룰 스터브(27)에 의해 지지되는 광섬유(26)로 광학 신호 또는 광을 정확하게 집중시켜 안내(direct)한다. 통상의 기술자라면 알 수 있는 바와 같이, 렌즈(25)는 임의의 형태의 집속 렌즈를 포함할 수 있다. 또한, 광원(23)로부터, 광학 페룰 스터브(27)에 의해 지지되는 광섬유(26)로 광학 신호를 안내할 수 있는 임의의 장치가 사용될 수 있다.
도시된 바와 같이, 렌즈(28)가 광섬유(26)에 의해 광원(23)에 광학적으로 결합된다. 렌즈(28)는 광섬유 페룰 스터브(27)에 의해 지지되는 광섬유(26)로부터의 광학 신호를 확장시키고, 로터리 접합부(20)의 갭을 가로질러 연결 요소(19)의 렌즈(30)의 수신 렌즈(39)로 축(x-x) 상으로 이 광학 신호를 안내한다. 이 실시예에서, 렌즈(28)는 예컨대 볼 렌즈와 같은 빔 확대형 시준 렌즈이다. 그러나 다른 빔 확대 렌즈가 사용될 수 있다. 도시된 바와 같이, 렌즈(28)는 슬리브(50) 내의 프레임 내에 유지되고, 광섬유(26)를 통한 광원(23)로부터의 광 빔의 중심에 위치된다. 이 실시예에서, 섬유(26), 섬유 스터브(27) 및 렌즈(28)는 축(x-x) 상에 배향된다.
광학 접속 요소(19)의 좌측 단부는 회전 인터페이스(20)에 있는 간극을 지나 광학 접속 요소(18)의 우측 단부를 향한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 광학 접속 요소(19)는 일반적으로 시준 렌즈(30), 광섬유 페룰 스터브(37), 집속 렌즈(25), O/E 변환기(32), 인쇄 회로 기판(55) 및 전기 리드(35)를 포함하며, 이들은 모두 일반적으로 원통형 슬리브(51) 내에 유지된다.
도시된 바와 같이, 렌즈(30)는 반대쪽 렌즈(28)로부터 로터리 접합부(20)의 갭을 가로 질러 방출되는 광학 신호를 수신하고, 그것을 광섬유 페룰 스터브(37)에 의해 지지되는 광섬유(31)에 집중시키도록 축(x-x) 상에 위치된다. 예컨대 볼 렌즈와 같은, 시준 렌즈(28)와 동일한 크기 및 유형의 렌즈를 포함한다. 그러나 다른 빔 집중 렌즈가 사용될 수 있다. 도시된 바와 같이, 렌즈(30)는 슬리브(51) 내의 프레임 내에 유지되고, 렌즈(30)는 섬유(31) 및 섬유 스터브(36)와 함께 축(x-x) 상에 중심이 위치한다.
광섬유 조립체가 렌즈(30)와 O/E 변환기(32) 사이에 결합된다. 광섬유 종단 조립체는 광섬유 페룰 스터브(37), 광섬유(31) 및 집속 렌즈(36)를 포함한다. 집속 렌즈(36)는 O/E 변환기(32)와 광섬유(31) 사이에 결합되고, 집속 렌즈(36)는 광섬유 페룰 스터브(37)에 의해 지지되는 광섬유(31)로부터의 광학 신호 또는 빛을 O/E 변환기(32)의 광학 수신기 또는 다이오드(33)로 정확하게 집중시켜 안내하도록 한다. 통상의 기술자가 이해할 수 있는 바와 같이, 렌즈(26)는 임의의 형태의 집속 렌즈를 포함할 수 있다. 또한, 광학 페룰 스터브(37)에 의해 지지되는 광섬유(31)로부터 광학 수신기(33)로 광학 신호를 유도할 수 있는 임의의 장치가 사용될 수 있다.
O/E 변환기(32)는 광학 검출기 또는 수신기(33)와, 회로 기판(56)에 의해 지지되고 광학 검출기(33)에 결합되는 회로 및 증폭기를 포함한다. 통상의 기술자에 의해 이해되는 바와 같이, 광학 검출기(33)는 포토 핀 다이오드, 전하 결합 장치, 또는 임의의 다른 적합한 광학 감지 장치를 포함할 수 있다. 도시된 바와 같이, O/E 변환기(32)는 티오-캔 광학 패키징과 호환 가능한 형상을 갖는다.
도시된 바와 같이, 하우징 슬리브(51)는 길이 방향 축(x-x)을 따라 연장되는 원통 형상을 가지며, 회로 기판(55)은 슬리브(51) 내에서 길이 방향 축(x-x)을 따라 연장하도록 예시적으로 장착된다. 제1 복수의 전기 전도성 핀이 회로 기판(55)의 좌측 단부에 인접하게 회로 기판(55)에 결합되는 O/E 변환기(32)로부터 연장한다. 따라서, 회로 기판(55)은 그 좌측 단부에서 제1 복수의 도전성 핀에 의해 O/E 변환기(32)에 기계적 및 전기적으로 결합된다.
이 실시예에서, 전기 리드(35)는 슬리브(51)의 단부(53)에 의해 지지되고, 이를 관통하여 연장하는 복수의 전기 전도성 핀을 포함한다. 전기 전도성 핀(35)들은 회로 기판(55)의 우측 단부에 인접하게 회로 기판(55)에 내부적으로 결합된다. 전기 전도성 핀들은 단부(53)를 관통하여 연장하여, 복수의 외부 전기 접속 핀(35)들을 형성한다. 이는 연결 요소(19)가 전기 회로에 쉽게 연결될 수 있도록 한다. 이 실시예에서, 6개의 전기 전도성 핀들이, 회로 기판(55)의 위에 3개, 회로 기판(55) 아래에 3개 제공된다. 하지만, 리드(35)는 도시된 6개 핀보다 하나 이상 적게 포함할 수 있다. 따라서, 회로 기판(55)은 회로 기판(55)의 우측 단부에서 제2 복수의 전기 전도성 핀(35)에 기계적 및 전기적으로 결합된다.
따라서, 회전 구성요소의 중심축 상에 배치되는 광학 송신기 및 수신기를 구비하는 전기 인터페이스 또는 조인트가 제공된다. 페룰 스터브(27)의 우측 단부에 배치되는 렌즈(28)는 광학 빔을 허용 가능한 직경 및 허용 각도로 확대시킨다. 연결 요소(18, 19)의 광학 표면은, 갭(20)을 가로질러 축 상에서 광학 전송을 할 수 있도록 정렬된다. 전기 신호가 핀(21)을 통해 E/O 변환기(22) 및 광 변환용 레이저(23)에 입력되며, 그 다음 이러한 광은 핀 다이오드(33)에 의해 수신되어, O/E 변환기(32)에 의해 리드(35)를 통한 출력을 위해 전기 신호로 다시 변환된다. 광학 링크(15)는 회전 인터페이스(20)를 가로질러 신호를 성공적으로 통과시킬 필요만 있고, 광학 손실을 최소화할 필요는 없기 때문에, 광학 손실을 야기하는 문제들은 일반적인 FORJ에서는 덜 중요하게 된다. 즉, 광학 인터페이스의 품질은 실패를 발생시키지 않을 만큼만 양호하면 된다. 연결부(15)의 양 단부는 전기적이고 광학적이지 않기 때문에, 손실이 매우 높은 경우 이는 시스템의 성능과 관련이 없다. 따라서, 회전 연결부(15)의 성능 요건은 광학 손실을 최소화하는 것으로부터, 시스템의 로터리 조인트(20)에서의 정렬불량에 대한 저항력을 최대화하는 것으로 변경되었다. 따라서, 연결부(15)는 종래의 FORJ 또는 종래의 슬립 링(slip ring)이 아니라, 완전히 새로운 것이다. 다양한 파장 및/또는 데이터 속도의 광학 송신기, 수신기 또는 송수신기가 패키징되어 다양한 솔루션들을 생성할 수 있다. 또한, 추가적인 채널/데이터 전송속도를 달성하기 위해, 다수의 송신기 및/또는 수신기가 광 스플리터 및/또는 필터(즉, 광파 분할 멀티플렉서)와 함께 시스템(15)에 패키징될 수 있다.
연결부(15)에서는, 전기 신호의 전자들이 공급원(source)로부터 제1 연결 요소의 단부에 있는 전기 리드에 제공된다. 이러한 전자들은 전기 리드를 통해 전광 변환기로 이동하며, 전광 변환기에서 전자들은 레이저 광으로 변환된다. 그 다음, 그 광은 렌즈를 통과하며, 렌즈는 광이 섬유 스터브로 시준되는 것을 돕는다. 그래서 광은 레이저를 통해 렌즈를 통해 섬유 스터브로 들어간다. 섬유 스터브는 연결부의 중심축에 평행하고, 볼 렌즈 또는 다른 빔 확장 렌즈가 섬유 스터브의 단부에 배치되어 광 빔을 확대시킨다. 그 다음, 확장된 광은 갭을 통해 회전 인터페이스를 가로질러 통과하고, 제2 연결 요소의 대응 렌즈에 의해 수신된다. 이 렌즈는 제2 섬유 스터브로 광을 가져온다. 섬유 스터브의 타 단부에는, 광자들을 다시 전자들로 변환시켜 제2 연결 요소의 타 단부에 있는 전기 리드들을 통해 출력하기 위한 포토다이오드 수신기가 있다. 따라서 로터리 연결부의 한쪽으로 입력되는 전자들은 로터리 연결부의 다른 쪽으로 출력되는 전자들과 정확히 동일하다.
따라서, 신호의 전광 변환은 로터리 연결부(15)의 내부에서 이루어진다. 사용자에게는 신호가 연결부(15)의 양 단부에 전기 신호로 제시되지만, 연결부(15) 내부에는 회전 인터페이스(20)를 가로지르는 축 상의 신호 전송을 위해 광학 기술이 이용된다. 이는, 이는 다른 방법 또는 장치보다 상당히 적은 비용으로 회전 인터페이스를 가로질러 높은 데이터 속도로 전송할 수 있도록 한다. 또한, 이는 상당히 작은 솔루션을 만든다. 이 연결부는 기본 설계를 변경하지 않고도 시간 경과에 따라 더 높은 데이터 속도를 제공한다.
도 3은 양-방향인 연결부의 제2 실시예(115)를 도시한다. 이 실시예는, 하우징과 연결 요소(18, 19)들의 회전 정렬에 대해서는 도 1 및 도 2에 도시된 실시예와 유사하다. 하지만, 이 실시예에서는, E/O 변환기(22) 및 O/E 변환기(32)가 광/전기 송수신기(122, 132)들로 각각 대체된다.
송수신기(122)는 광원(123), 광학 판별기(100), 모니터 다이오드(101), 그리고 회로 기판(154)에 의해 지지되는 회로를 포함한다. 이 실시예에서, 광원(123)은 레이저 다이오드를 포함한다. 통상의 기술자라면 알 수 있는 바와 같이, 광원(123)은 레이저, 발광 다이오드 또는 임의의 다른 적절한 광원 또는 송신기를 포함할 수 있다. 이 실시예에서, 광학 판별기(100)는 다이크로익 박막 코팅(140)을 갖는 PIN 포토다이오드 광학 검출기(124)를 포함한다. 통상의 기술자라면 알 수 있는 바와 같이, 광학 검출기(124)는 포토-다이오드, 전하 결합 소자 또는 임의의 다른 적합한 감광성 장치를 포함할 수 있다. 따라서, 판별기(100)는 광학 검출기와, 광학 검출기 상에 배치되는 간섭 필터로 형성된다. 렌즈(125)의 단부 표면은 필터(140)를 갖는 광학 판별기(100)를 향한다. 판별기(100)는 또한, 광학 송신기(123)에 상대적으로 배치된다. 송신기(123), 판별기(100) 및 렌즈(125)는 양-방향 광학 서브 어셈블리(가끔 BOSA로 칭해지기도 함)의 주 구성요소를 형성한다.
광학 송신기(123)로부터 아래로 광학 신호(λ1)가 필터(140)의 표면상으로 전송되고, 방사선 신호(λ1)는 필터(140)에 의해 반사되어 렌즈(125)를 향한다. 그 다음, 방사선 신호(λ1)는 렌즈(125)를 관통하여 전송되고, 섬유(26)와 렌즈(28)를 통해 회전 갭(20)을 가로질러 연결 요소(119)의 렌즈(30)와 섬유(31)로의 전송을 위해, 방사선 신호(λ1)는 렌즈(125)에 의해 섬유(26)의 단부와 거의 일치하는 공간적 지점에 집중된다. 양-방향 광 경로는 방사선 신호(λ1)뿐만아니라 연결 요소(19)로부터 복귀하는 방사선 신호(λ2)도 포함한다. 방사선 신호(λ2)는 광섬유(26)로부터 렌즈(125)를 향해 전송된다. 그러면 렌즈(125)는 방사선 신호(λ2)를 판별기(100) 및 다이오드(124)의 흡수 영역 상에 집중시킨다.
또한, 도 3은 레이저 다이오드(123)를 모니터링하는 모니터 다이오드(101)를 도시한다. 모니터 다이오드(101)는 레이저 다이오드(123)로부터 제1 파장(λ1)을 갖는 방사선을 수신하는 흡수 영역을 포함한다. 이 방사선은 송신기 사출 동공(transmitter exit pupil)에서 멀어지는 방향을 향하는 레이저 다이오드(123)의 스트립형 도파관의 단부 표면으로부터 나온다. 도시된 바와 같이, 송신기(123), 판별기(100) 및 모니터 다이오드(101)는 서로 일정 거리에 배치되는 받침대에 의해 지지된다.
송수신기(132)는 광원(134), 광학 판별기(102), 모니터 다이오드(103) 및 회로 기판(155)에 의해 지지되는 회로를 포함한다. 이 실시예에서, 광원(134)은 레이저 다이오드를 포함한다. 통상의 기술자라면 알 수 있는 바와 같이, 광원(134)은 레이저, 발광 다이오드, 또는 임의의 다른 적절한 광원 또는 송신기를 포함할 수 있다. 이 실시 예에서, 광학 판별기(102)는 다이크로익 박막 코팅(141)을 갖는 PIN 포토다이오드 광학 검출기(133)를 포함한다. 통상의 기술자라면 알 수 있는 바와 같이, 광학 검출기(133)는 포토-다이오드, 전하 결합 소자 또는 임의의 다른 적합한 감광성 디바이스를 포함할 수 있다. 따라서, 판별기(102)는 광학 검출기와, 광학 검출기 상에 배치되는 간섭 필터로 형성된다. 렌즈(136)의 단부 표면은 필터(141)를 구비하는 광학 판별기(102)를 향한다. 판별기(102)는 또한, 광학 송신기(134)에 상대적으로 배치된다. 또한, 송신기(134), 판별기(102) 및 렌즈(136)는 양-방향 광학 부조립체의 주 구성 요소들을 형성한다.
광학 신호(λ2)는 광학 송신기(134)로부터 필터(141)의 표면상으로 전송되고, 방사선 신호(λ2)는 필터(140)에 의해 렌즈(136) 쪽으로 반사된다. 그 다음, 방사선 신호(λ2)는 렌즈(136)를 통과하여, 섬유(31)와 렌즈(30)를 통과하고 회전 갭(20)을 가로질러 연결 요소(118)의 렌즈(28) 및 섬유(26)로의 전송을 위해, 광섬유(31)의 단부와 거의 일치하는 공간적 지점 상에 집중된다. 양-방향 광 경로는 방사선 신호(λ2)뿐만아니라, 연결 요소(119)로부터의 복귀 방사선 신호(λ1)도 포함한다. 방사선 신호(λ1)는 광섬유(31)로부터 렌즈(136)를 향해 전송된다. 렌즈(136)는 방사선 신호(λ1)를 판별기(102) 및 다이오드(133)의 흡수 영역 상에 집중시킨다.
도 3은 또한, 레이저 다이오드(134)를 모니터링하는 모니터 다이오드(103)를 도시한다. 모니터 다이오드(103)는 레이저 다이오드(134)로부터 제1 파장(λ2)을 갖는 방사선을 수신하는 흡수 영역을 포함한다. 이 방사선은 송신기 사출 동공에서 멀어지는 방향을 향하는 레이저 다이오드(134)의 스트립형 도파관의 단부 표면으로부터 나온다. 도시된 바와 같이, 송신기(134), 판별기(102) 및 모니터 다이오드(103)는 서로로부터 일정 거리에 배치되는 받침대에 의해 지지된다.
따라서, 접속부(115)는 제1 연결 요소(118)가 제1 파장에서 한 방향으로 전송하고 제2 요소(119)가 제2 파장에서 다른 방향으로 전송할 수 있도록 한다. 파장들은 전송하는 레이저를 기반으로 희망하는 대로 혼합 및 매칭할 수 있다. 따라서, 각각의 레이저는 특정 파장에서 전송할 수 있으며, 필터들은 특정 파장에 맞게 조정될 수 있다. 예를 들어(하지만, 제한은 아님), 연결 요소(118)는 1310 나노 미터의 송신기를 가질 수 있고, 제2 연결 요소(119)는 1310 파장을 반사하는 다이크로익 필터를 가질 수 있으며, 제2 연결 요소(119)는 850에서 전송할 수 있고, 제1 연결 요소는 850을 반사하는 다이크로익 필터를 가질 수 있다. 따라서, 연결 요소(118)의 전기 리드(21)에 의해 수신되는 전기 입력은 광으로 변환될 수 있고, 광은 회전 인터페이스(20)를 가로질러 축 상에서 연결 요소(119)로 전송될 수 있으며, 광은 연결 요소(119)의 전기 리드(35)를 통한 전송을 위해 연결 요소(119)에 의해 전기 출력으로 전환될 수 있고, 동시에 연결 요소(119)의 전기 리드(35)에 의해 수신되는 전기 입력이 광으로 변환될 수 있으며, 광은 회전 인터페이스(20)를 가로질러 축 상에서 연결 요소(118)에 전송될 수 있고, 광은 연결 요소(118)의 전기 리드(21)를 통한 전송을 위해 연결 요소(118)에 의해 전기 출력으로 변환될 수 있다.
다수의 양-방향 전송을 제공하기 위해 추가적인 레이저, 수신기 및 섬유가 추가될 있다. 따라서, 연결 요소(118)는 다수의 서로 다른 파장들에서 다수의 광학 신호들을 전송하도록 구성 및 배치될 수 있고, 연결 요소(119)는 연결 요소(118)로부터 전송된 다수의 광학 신호들을 수신하도록 구성될 수 있다. 유사하게, 연결 요소(119)는 다수의 서로 다른 파장에서 다수의 광학 신호들을 전송하도록 구성되는 다수의 광원들을 포함할 수 있고, 연결 요소(118)는 연결 요소(119)로부터 서로 다른 파장들에서 광학 신호들을 수신하도록 구성되는 다수의 광학 수신기를 포함할 수 있다.
도 4는 제3 실시예인 연결부(215)를 도시한다. 이 실시예는 연결 요소(218, 219)의 하우징 및 회전 정렬에 대해서는 도 1 및 도 2에 도시된 실시예와 유사하다. 연결 부(15)와 유사하게, 연결부(215)의 좌측 연결 요소(218)가 일반적으로 고정되게 유지되고, 우측 연결 요소(219)는 일반적으로 연결 요소(218)에 대해 연결 요소(219)의 길이 방향 축(x-x)을 중심으로 회전할 수 있다. 또한, 연결 요소(219)는 도 2의 연결 요소(19)와 동일한 구성으로, 일반적으로 시준 렌즈, 광섬유 페룰 스터브, 집속 렌즈, O/E 컨버터, 인쇄 회로 기판 및 전기 리드(35)를 포함하며, 이들은 모두 일반적으로 원통형 슬리브(51) 내에 유지된다. 이는 연결 요소(219)가 전기 회로에 용이하게 연결될 수 있도록 한다.
하지만, 도 2의 연결 요소(18)와는 달리, 이 실시예에서 연결 요소(218)는 전기 리드, 인쇄 회로 기판, E/O 변환기 및 포커싱 렌즈를 포함하지 않는다. 대신에, 연결 요소(218)는 광섬유 스터브(221) 및 그 내부의 광섬유와 광학적으로 통신하는 렌즈(228)만을 포함한다. 광섬유(221)는 슬리브(250) 내에서 렌즈(228)로부터 슬리브(250)의 좌측 단부를 관통하여 연장한다. 이는 연결 요소(218)가 광섬유 시스템에 용이하게 연결될 수 있도록 한다.
이 실시 예에서, 회전식 연결부(215)의 한쪽(218)은 광섬유(221)만을 포함하고, 다른 쪽(319)은 수신기와 O/E 변환기를 포함한다. 따라서, 이 실시예에서, 회전식 연결부(215)는 회전식 인터페이스(20)의 한쪽의 연결 요소(218)에 섬유(221)를 통한 광 입력 및 회전식 인터페이스(20)의 다른 쪽(219)의 리드(35)를 통한 전기 출력을 할 수 있도록 한다. 광학 신호들은 회전 인터페이스(20)의 한 쪽(218)에서 수신되고, 회전 인터페이스(20)의 다른 쪽(219)에 축 상으로 전송되며, 광학 신호들은 전기 신호로 전환되어 전기 신호로서 출력된다. 따라서, 광자들이 회전 인터페이스의 한쪽에서 수신되고, 전자들이 회전 인터페이스의 다른 쪽에서 전송된다.
그러나, 도 2의 연결 요소(19)와는 달리, 이 실시 예에서 연결 요소(319)는 집속 렌즈, O/E 변환기, 인쇄 회로 기판 또는 전기 도선을 포함하지 않는다. 대신에, 연결 요소(319)는 광섬유 스터브(335) 및 광섬유(331)와 광학적으로 통신하는 렌즈만을 포함한다. 광섬유(331)는 슬리브(351)의 우측 단부를 통해 로터리 접합부(20) 광섬유 시스템에 쉽게 연결될 수 있습니다
도 5는 제4 실시예인 연결부(315)를 도시한다. 이 실시예 또한, 하우징과 연결 요소(318, 319)의 회전 정렬에 대해서는 도 1 및 도 2에 도시된 실시예와 유사하다. 연결부(15)와 유사하게, 연결부(315)의 좌측 연결 요소(315)는 일반적으로 고정되게 유지되고, 우측 연결 요소(319)는 일반적으로 연결 요소(318)에 대해 우측 연결 요소(319)의 길이 방향 축(x-x)을 중심으로 회전할 수 있다. 또한, 연결 요소(318)는 도 2의 연결 요소(18)와 동일한 구성으로, 일반적으로 전기 리드, 인쇄 회로 기판, E/O 변환기, 집속 렌즈, 광섬유 페룰 스터브 및 확대형 시준 렌즈(28)를 구비하며, 이들은 모두 일반적으로 원통형 슬리브(50)에 유지된다. 이는 연결 요소(18)가 전기 회로에 용이하게 연결될 수 있도록 한다.
하지만, 도 2의 연결 요소(19)와는 달리, 이 실시예에서 연결 요소(319)는 집속 렌즈, O/E 변환기, 인쇄 회로 기판 및 전기 리드를 포함하지 않는다. 대신에, 연결 요소(319)는 광섬유 스터브(335) 및 광섬유(331)와 광학적으로 통신하는 렌즈만을 포함한다. 광섬유(331)는 슬리브(351) 내에서 로터리 접합부(20)에서 수신하는 렌즈로부터 슬리브(351)의 우측 단부를 관통하여 연장한다. 이는, 연결 요소(319)가 광섬유 시스템에 용이하게 연결될 수 있도록 한다.
이 실시 예에서, 회전식 연결부(315)의 한쪽(318)은 E/O 변환기와 전송기를 포함하지만, 다른 쪽은 광섬유(331)만을 포함한다. 이 실시예에서, 회전식 연결부(315)는 리드(21)들을 통한 회전 인터페이스(20)의 한쪽에 있는 연결 요소(318)로의 전기 입력 및 회전 인터페이스(20)의 다른 쪽(319)에 있는 섬유(331)를 통한 광학 출력을 가능하게 한다. 전기 신호가 회전 인터페이스(20)의 한쪽에 있는 리드(21)들에 의해 수신되고, 전기 수신들은 광학 신호들로 변환되어, 섬유(331)를 통해 광학 신호들로 출력되기 위해 회전 인터페이스(20)의 다른 쪽으로 축 상에서 전송된다.
본 발명은 많은 변화 및 수정이 이루어질 수 있음을 고려한다. 따라서, 개선된 로터리 연결부의 형태들이 도시 및 기술되었고 다수의 대안이 논의되었지만, 통상의 기술자는 다음의 청구항들에 의해 정의되고 구별되는 것과 같은 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 다양한 추가 변경 및 수정이 이루어질 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

Claims (29)

  1. 상대적으로 이동 가능한 두 부재들에 의해 형성되는 인터페이스를 가로질러 신호들을 전송하기 위한 비-접촉식 로터리 연결부에 있어서,
    상기 비-접촉식 로터리 연결부는,
    하우징;
    상기 하우징에 의해 지지되는 제1 요소;
    상기 하우징에 의해 지지되는 제2 요소; 및
    상기 제1 요소와 상기 제2 요소 사이의 회전 인터페이스를 포함하고;
    상기 제1 요소 및 상기 제2 요소는, 상기 제1 요소와 상기 제2 요소 중 하나가 다른 하나에 대해 중심축을 중심으로 회전하도록 구성 및 배치되고;
    상기 제1 요소는,
    입력 전기 리드;
    상기 입력 전기 리드에 결합되고, 광원을 구비하는 전광 E/O 변환기;
    상기 광원에 결합되고, 회전 인터페이스를 가로지르도록 광학 신호를 안내(direct)하게 구성되는 전송 렌즈;
    상기 광원과 상기 전송 렌즈 사이에 결합되는 전송 광섬유; 및
    상기 광원과 상기 전송 광섬유 사이에 결합되는 집속 렌즈를 포함하고,
    상기 제2 요소는,
    상기 회전 인터페이스를 가로질러 제1 요소와 마주보고, 상기 전송 렌즈로부터의 상기 광학 신호를 수신하도록 구성되는 수신 렌즈;
    상기 수신 렌즈에 결합되고 광학 수신기를 구비하는 광전 O/E 변환기; 및
    상기 O/E 변환기에 결합되는 출력 전기 리드를 포함하며,
    상기 제1 요소에 의해 수신되는 전기 입력은 광으로 변환될 수 있고, 상기 광은 상기 회전 인터페이스를 가로질러 상기 제2 요소로 전송될 수 있으며, 상기 광은 상기 제2 요소의 상기 출력 전기 리드를 통한 전송을 위해 상기 제2 요소에 의해 전기 출력으로 변환될 수 있는 것을 특징으로 하는, 비-접촉식 로터리 연결부.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 요소는 고정되고, 상기 제2 요소는 상기 하우징에 의해 회전 가능하게 지지되어, 상기 제1 요소에 대해 회전하는 것을 특징으로 하는, 비-접촉식 로터리 연결부.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 요소는 상기 중심축을 중심으로 회전하고, 상기 제2 요소는 상기 제1 요소와는 다른 속도로 상기 중심축을 중심으로 회전하는 것을 특징으로 하는, 비-접촉식 로터리 연결부.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2 요소는 고정되고, 상기 제1 요소는 상기 하우징에 의해 회전 가능하게 지지되어, 상기 제2 요소에 대해 회전하는 것을 특징으로 하는, 비-접촉식 로터리 연결부.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 회전 인터페이스는 상기 전송 렌즈와 상기 수신 렌즈 사이에 갭을 포함하는 것을 특징으로 하는, 비-접촉식 로터리 연결부.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 전송 렌즈는 빔 확대(expanding) 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는, 비-접촉식 로터리 연결부.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제2 요소는 상기 수신 렌즈와 상기 광학 수신기 사이에 결합되는 수신 광섬유를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는, 비-접촉식 로터리 연결부.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 전송 렌즈는 확대 시준 렌즈를 포함하며, 상기 수신 렌즈는 시준 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는, 비-접촉식 로터리 연결부.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 입력 전기 리드는 다수의 전기 전도성 핀들을 포함하고, 상기 출력 전기 리드는 다수의 전기 전도성 핀들을 포함하는 것을 특징으로 하는, 비-접촉식 로터리 연결부.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 광원과 상기 광학 수신기 각각은 상기 중심축을 중심으로 배향되는 것을 특징으로 하는, 비-접촉식 로터리 연결부.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 제2 요소는 상기 수신 렌즈와 상기 광학 수신기 사이에 결합되는 수신 광섬유를 추가적으로 포함하며, 상기 전송 광섬유와 상기 수신 광섬유 각각은 상기 중심축을 중심으로 배향되는 것을 특징으로 하는, 비-접촉식 로터리 연결부.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 E/O 변환기는 광학 수신기를 구비하는 송수신기를 포함하고,
    상기 O/E 변환기는 광원을 구비하는 송수신기를 포함하며,
    상기 제2 요소의 상기 출력 전기 리드에 의해 수신되는 전기 입력은 광으로 변환될 수 있고, 상기 광은 상기 회전 인터페이스를 가로질러 상기 제1 요소로 전송될 수 있으며, 상기 광은 상기 제1 요소의 상기 입력 전기 리드를 통한 전송을 위해 상기 제1 요소에 의해 전기 출력으로 변환되는 것을 특징으로 하는, 비-접촉식 로터리 연결부.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 회전 인터페이스를 가로지르는 상기 제1 요소로부터의 상기 전송은 제1 파장을 가지며, 상기 회전 인터페이스를 가로지르는 상기 제2 요소로부터의 상기 전송은 제2 파장을 갖는 것을 특징으로 하는, 비-접촉식 로터리 연결부.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제1 요소 및 상기 제2 요소 각각은 다이크로익 필터를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는, 비-접촉식 로터리 연결부.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 제1 요소로부터 상기 제2 요소로의 상기 전송과, 상기 제2 요소로부터 상기 제1 요소로의 상기 전송이 동시에 이루어지는 것을 특징으로 하는, 비-접촉식 로터리 연결부.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 제1 요소는 다수의 서로 다른 파장의 다수의 광학 신호들을 전송하도록 구성 및 배치되며, 상기 제2 요소는 상기 제1 요소로부터 전송되는 상기 다수의 광학 신호들을 수신하도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 비-접촉식 로터리 연결부.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 제1 요소는 상기 서로 다른 파장의 상기 광학 신호들을 전송하도록 구성되는 다수의 광원을 포함하고, 상기 제2 요소는 상기 서로 다른 파장의 상기 광학 신호들을 각각 수신하도록 구성되는 다수의 광학 수신기를 포함하는 것을 특징으로 하는, 비-접촉식 로터리 연결부.
  20. 상대적으로 이동 가능한 두 부재들에 의해 형성되는 인터페이스를 가로질러 신호들을 전송하기 위한 비-접촉식 로터리 연결부에 있어서,
    상기 비-접촉식 로터리 연결부는,
    하우징;
    상기 하우징에 의해 지지되는 제1 요소;
    상기 하우징에 의해 지지되는 제2 요소; 및
    상기 제1 요소와 상기 제2 요소 사이의 회전 인터페이스를 포함하고;
    상기 제1 요소 및 상기 제2 요소는, 상기 제1 요소와 상기 제2 요소 중 하나가 다른 하나에 대해 중심축을 중심으로 회전하도록 구성 및 배치되고;
    상기 제1 요소는,
    입력 광섬유; 및
    상기 입력 광섬유에 결합되고, 상기 회전 인터페이스를 가로지르도록 광학 신호를 안내하도록 구성되는 전송 렌즈를 포함하며;
    상기 제2 요소는,
    상기 회전 인터페이스를 가로질러 상기 제1 요소와 마주보고, 상기 전송 렌즈로부터의 상기 광학 신호를 수신하도록 구성되는 수신 렌즈;
    상기 수신 렌즈에 결합되고, 광학 수신기를 구비하는 광전 O/E 변환기;
    상기 수신 렌즈와 상기 광학 수신기 사이에 결합되는 수신 광섬유; 및
    상기 O/E 변환기에 결합되는 전기 리드를 포함하며;
    상기 제1 요소의 상기 입력 광섬유에 의해 수신되는 광학 입력은 상기 회전 인터페이스를 가로질러 상기 제2 요소로 전송될 수 있고, 상기 광은 상기 제2 요소의 상기 전기 리드를 통한 전송을 위해 상기 제2 요소에 의해 전기 출력으로 변환될 수 있는 것을 특징으로 하는, 비-접촉식 로터리 연결부.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 수신 렌즈는 시준 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는, 비-접촉식 로터리 연결부.
  22. 제20항에 있어서,
    상기 전기 리드는 다수의 전기 전도성 핀들을 포함하는 것을 특징으로 하는, 비-접촉식 로터리 연결부.
  23. 제20항에 있어서,
    상기 O/E 변환기는 광원을 구비하는 송수신기를 포함하며, 상기 제2 요소의 상기 전기 리드에 의해 수신되는 전기 입력은 광으로 변환될 수 있고, 상기 광은 상기 회전 인터페이스를 가로질러 상기 제1 요소로 전송될 수 있으며, 상기 광은 상기 입력 광섬유를 통해 상기 제1 요소에 의해 전송될 수 있는 것을 특징으로 하는, 비-접촉식 로터리 연결부.
  24. 상대적으로 이동 가능한 두 부재들에 의해 형성되는 인터페이스를 가로질러 신호들을 전송하기 위한 비-접촉식 로터리 연결부에 있어서,
    상기 비-접촉식 로터리 연결부는,
    하우징;
    상기 하우징에 의해 지지되는 제1 요소;
    상기 하우징에 의해 지지되는 제2 요소; 및
    상기 제1 요소와 상기 제2 요소 사이의 회전 인터페이스를 포함하고;
    상기 제1 요소 및 상기 제2 요소는, 상기 제1 요소와 상기 제2 요소 중 하나가 다른 하나에 대해 중심축을 중심으로 회전하도록 구성 및 배치되며;
    상기 제1 요소는,
    전기 리드;
    상기 전기 리드에 결합되고 광원을 구비하는 전광 E/O 변환기;
    상기 광원에 결합되고 상기 회전 인터페이스를 가로지르도록 광학 신호를 안내하도록 구성되는 전송 렌즈;
    상기 광원과 상기 전송 렌즈의 사이에 결합되는 전송 광섬유; 및
    상기 광원과 상기 전송 광섬유 사이에 결합되는 집속 렌즈를 포함하고,
    상기 제2 요소는,
    상기 회전 인터페이스를 가로질러 상기 제1 요소와 마주보고, 상기 전송 렌즈로부터 상기 광학 신호를 수신하도록 구성되는 수신 렌즈; 및
    상기 수신렌즈에 결합되는 수신 광섬유를 포함하며,
    상기 제1 요소에 의해 수신되는 전기 입력은 광으로 변환될 수 있고, 상기 광은 상기 회전 인터페이스를 가로질러 상기 제2 요소로 전송될 수 있으며, 상기 광은 상기 수신 광섬유를 통해 상기 제2 요소에 의해 전송될 수 있는 것을 특징으로 하는, 비-접촉식 로터리 연결부.
  25. 삭제
  26. 제24항에 있어서,
    상기 수신 렌즈는 시준 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는, 비-접촉식 로터리 연결부.
  27. 제24항에 있어서,
    상기 전기 리드는 다수의 전기 전도성 핀들을 포함하는 것을 특징으로 하는, 비-접촉식 로터리 연결부.
  28. 제24항에 있어서,
    상기 E/O 변환기는 광학 수신기를 구비하는 송수신기를 포함하며, 상기 제2 요소의 상기 광섬유와 상기 수신 렌즈에 의해 수신되는 광학 입력은 상기 회전 인터페이스를 가로질러 상기 제1 요소로 전송될 수 있으며, 상기 광은 상기 제1 요소의 상기 전기 리드를 통한 전송을 위해, 상기 제1 요소에 의해 전기 출력으로 변환될 수 있는 것을 특징으로 하는, 비-접촉식 로터리 연결부.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 제1 요소 및 상기 제2 요소 각각은 다이크로익 필터를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는, 비-접촉식 로터리 연결부.
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