KR20010113862A - 다중 광 가이드 커넥터용 광섬유 조명기 어댑터 조립체 - Google Patents

다중 광 가이드 커넥터용 광섬유 조명기 어댑터 조립체 Download PDF

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KR20010113862A
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데이비드 디 창
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추후제출
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Abstract

다양한 형상의 광 가이드 커넥터(70)를 집속된 광원을 하우징하는 구조체에 커플링시키는 어댑터 조립체(10)는 내부 광학 가이드 엘리먼트(12), 커플링 구조체(20), 하우징(40), 및 커넥터 잠금 메카니즘을 갖는 내부 어댑터를 포함한다. 커플링 구조체(20)는 집속된 광을 하우징하는 구조체내에 삽입 및 해제 가능하게 고정될 수 있다. 광 가이드 커넥터(70)는 하우징 안에 형성된 광 가이드 수용 채널에 삽입되며 커넥터 잠김 메카니즘에 의해 내부에 해제 가능하게 고정된다. 내부 광학 가이드 엘리먼트(12)는 커플링 구조체(20)를 통하여 연장되며 집속된 광을 집속된 광원에서 커넥터-수용 채널 내에 삽입된 광 가이드 커넥터에 전송한다.

Description

다중 광 가이드 커넥터용 광섬유 조명기 어댑터 조립체{FIBER OPTIC ILLUMINATOR ADAPTOR ASSEMBLY FOR MULTIPLE LIGHT GUIDE CONNECTORS}
도 1에 도시된 것처럼, 의료 및 산업용으로 사용되는 전형적인 광섬유 조명 시스템은 광원(3) 및 상기 광원에 의해 방산된 광을 수집 및 집속시키는 광학 시스템(4)을 갖춘 광학적 광원 시스템(2)을 포함한다. 내시경과 같은 조명 장치(8)는 근접 커넥터(5)에 의해 광원 시스템(2)에 커플링된 광섬유 광 가이드(6)를 거쳐 광원 시스템(2)에 연결된다. 광섬유 광 가이드(6)는 광섬유 속(束) 또는 단일 광섬유이다.
역사적으로, 근접 커넥터 시스템(5)은 1가지 유형의 광학적 광원 시스템(2)에만 적합하도록 설계되어서, 결국 다양한 커넥터들이 다른 광원 시스템에 부적합하였다. 상기 부적합성 문제점을 해결하기 위해서, 광학적 광원 시스템 및 조명 장치의 제조업자들은 상업적으로 입수가능한 다양한 유형의 커넥터용 어댑터를 개발하여왔다.
근접 커넥터를 조절하기 위한 일반적인 시스템들은 고정 어댑터, 터릿(turret) 어댑터, 및 보편적인 어댑터를 포함한다. 의료적 활용에 있어서, 예를 들면, 독일, 칼 스토르츠 게엠베하(Karl Storz GmbH) 및 콤파니. 케이지(Co. KG)로부터 입수가능한 것과 같은 조명 장치는 칼 스토르츠 콤파니(Karl Storz Company)로 부터 입수가능한 커넥터와 같은 특정 유형의 광섬유 케이블 커넥터용으로 특별하게 각각 설계된 별개의 출력 커넥터들을 갖고 있다. 메사츄세츠, 우스터의 럭스텍 코포레이션(Luxtec Corporation)으로부터 입수가능한 조명 장치들은 4 포트를 지닌 터릿 설계를 채용하고 있으며, 그것의 각각은 서로다른 제조업자들, 즉, 칼 스토르츠 게엠베하, 올림프스(Olympus), 일리노이스, 시카고의 아큐메드 인터내셔널(AccuMed International)(ACMI), 및 울프(Wolf)로부터 입수가능한 상업적으로 유용한 광섬유 케이블 커넥터에 적합하다. 터릿 어댑터는 어떠한 케이블 커넥터가 사용되는지에 여부에 따라 적절한 위치로 돌려져서 사용된다. 럭스텍 코포레이션으로부터 입수가능한 다른 시스템에 있어서, 출력 커넥터 시스템은 3개의 서로 다른 광섬유 케이블 커넥터 시스템용으로 3개의 어댑터를 지닌 수평 슬라이드를 포함한다. 플로리다, 라르고의 린바텍 코포레이션(Linvatec Corporation)으로부터 입수가능한 제 3 유형의 어댑터 시스템은 다양한 커넥터를 수용하는 세트 스크류 또는 척킹 메카니즘을 지닌 보편적인 커넥터 시스템을 포함한다.
비록 이들 커넥터 시스템들의 모두는 다양한 제조업자들의 광섬유 광학 커넥터의 사용을 허용하지만, 각 시스템은 그 자체의 단점을 갖고 있다. 예를 들면, 터릿 시스템은 사용자가 식별하기에 항상 쉽지만은 않은 올바른 커넥터에 대한 올바른 어댑터 포트를 찾을 것을 요구하여, 상기 장치는 사용하기에 부담이 된다. 슬라이딩 시스템은 유사한 단점을 갖고 있다. 척킹 시스템 및 세트 스크류 시스템 모두는 연결을 달성하기 위해서 양손의 사용을 요구하며, 사용하기에 또한 어렵다.
상업적으로 입수가능한 광섬유 속(束) 커넥터들은 일반적으로 2가지 유형이 있다: 칼 스트로츠 게엠베하 및 올림프스로부터 입수가능한 것과 같은 긴 커넥터, 및 ACMI 및 울프로부터 입수가능한 것과 같은 짧은 커넥터. 상업적으로 입수가능한 다른 제조업자들의 커넥터들은 일반적으로 이들 카테고리중 전자 또는 후자에 속한다. 일반적으로 터릿은 커넥터내의 광 가이드의 단부를 광학 광원 시스템의 초점에 위치시키는데 길이가 서로 다르기 때문에 설계된 것이다.
광섬유 속(束) 이외에, 작은 직경(<3mm)의 단일 광섬유 광 가이드는 캘리포니아, 산타 클라리타의 코젠트 라이트 테크날러지즈 인코포레이티드로부터 상업적으로 입수가능한 것이다. 그것들의 더 작은 사이즈 때문에, 이들 단일 광섬유 광 가이드들은 광섬유 속(束)을 채용하는 광 가이드들에 비하여 서로 다른 배열 조건을 가지며 대체로 광섬유 속(束)에 적합하지 않다. 단일 광섬유에 대한 최적화가 필연적으로 광섬유 속(束)용 시스템을 최적화시키지 못한다. 단일 광섬유 및 광섬유 속(束) 모두에 유용하게 적합하며 최적화된 광원를 만드는 것은 선행 기술에 비하여 기계적 및 광학적 개선점 모두를 요구한다.
따라서, 광학적 광원 시스템의 단일 포트의 광을 상업적으로 입수가능한 다양한 물리적 형상의 다양한 커넥터를 수용하며 대략 1 내지 5mm 직경 범위의 광 가이드를 위한 최적 결과를 달성하는 단일 광섬유 또는 광섬유 속(束) 광 가이드중 어느 하나에 커플링시키기 위해서 개선된 커넥터 시스템 어댑터에 대한 필요성이 존재하게 된다.
발명의 요약
상기한 필요성은 본 발명의 일반적인 원리에 따라 설명되어 있다.
본 발명의 일 태양에 따라서, 다양한 형상의 광 가이드 커넥터를, 광 가이드에 광학적으로 커플링되도록, 집속된 광원을 하우징하는 구조체에 커플링시키기 위한 어댑터 조립체가 제공된다. 어댑터 조립체는 내부 광학 가이드 엘리먼트(element), 커플링 구조체, 하우징, 및 커넥터 잠금 메카니즘을 포함하는 내부 어댑터를 포함한다.
내부 광학 가이드 엘리먼트는 입력단과 출력단을 갖고 있다. 커플링 구조체는 집속된 광원을 하우징하는 구조체에 해제 가능하게 커플링되도록 구성 및 배열되어 있으며, 내부 광학 가이드 엘리먼트는 그 입력단이 커플링 구조체의 단부에서 노출되도록 커플링 구조체 내에 배치되어 있다.
하우징은 커플링 구조체로부터 연장되며 상부에 형성된 열 분산 엘리먼트와 내부에 형성된 커넥터-수용(receiving) 채널을 포함한다. 상기 채널은 상기 하우징의 일 단부에 형성된 개구로부터 연장되며 내부 광학 가이드 엘리먼트의 출력단에 근접하여 종결한다. 상기 채널은 채널에 삽입되는 광 가이드 커넥터를 수용하며 내부 광학 가이드 엘리먼트의 출력단과 관련하여 커넥터를 위치시키도록 구성 및 배열되어 있다. 커넥터 잠금 메카니즘은 하우징에 부착되어 있으며 채널에 삽입되는광 가이드 커넥터와 작동가능하게 맞물리며 광 가이드 커넥터를 채널 내에 해제 가능하게 고정하도록 구성 및 배열되어 있다.
본 발명의 다른 태양에 따르면, 어댑터 조립체는 제 2 내부 광학 가이드 엘리먼트, 몸체부, 신장된 삽입부재, 및 제 2 커넥터 잠금 메카니즘으로 이루어진 외부 어댑터를 더 포함한다.
제 2 내부 광학 가이드 엘리먼트는 입력단과 출력단을 갖고 있다. 신장된 삽입부재는 몸체부로부터 연장하며, 제 2 내부 광학 가이드 엘리먼트는 그 입력단이 삽입부재의 단부에서 노출되고 출력단이 몸체부로 연장되도록 삽입 부재 내에 배치되어 있다. 신장된 삽입 부재는 내부 어댑터의 하우징의 커넥터-수용 채널로 삽입 및 수용되도록 구성 및 배열되어 제 2 내부 광학 가이드 엘리먼트의 입력단이 상기 내부 어댑터의 상기한 광학 가이드 엘리먼트의 출력단에 매우 근접하게 배치되도록한다. 상기 몸체부는 몸체부를 하우징에 해제 가능하게 고정시키며 따라서 신장된 삽입 부재를 커넥터-수용 채낼내에 고정시키기 위해서 내부 어댑터의 하우징 일부분과 맞물리도록 구성 및 배열된 해제 가능한 연결 메카니즘을 포함한다. 상기 몸체부는 내부에 형성된 커넥터-수용 공동(cavity)을 더 포함하는데, 그것은 몸체부의 일 단부에 형성된 개구로부터 연장하며 제 2 내부 광학 가이드 엘리먼트의 출력단에 근접하여 종결한다. 제 2 커넥터 잠금 메카니즘은 커넥터-수용 공동 내에 배치되며 상기 공동에 삽입되는 광 가이드 커넥터와 작동가능하게 맞물리고 광 가이드 커넥터를 상기 공동 안쪽에 해제 가능하게 로킹하도록 구성 및 배열되어 있다.
따라서, 다양한 형상들중 긴 유형의 광 가이드 커넥터는 광원을 하우징하는구조체에 커플링된 내부 어댑터의 커넥터-수용 채널에 커넥터를 삽입시킴으로서 집속된 광원에 커플링될 수 있다. 다양한 형상들중 짧은 유형의 커넥터들은 외부 어댑터의 커넥터-수용 공동에 삽입될 수 있으며, 외부 어댑터는 집속된 광원을 하우징하는 구조체에 커플링된 내부 어댑터의 커넥터-수용 채널에 삽입될 수 있다.
본 발명의 다른 목적, 특징, 및 특성들은 명세서의 일부를 형성하는 첨부 도면들을 참조하여 다음의 설명 및 첨부된 청구범위를 고려할때 명백해질 것이다.
본 출원은 1999년 3월 26일에 제출된 미국 가출원 제 60/126,335호의 이익을 주장하며, 그 내용은 참조로 본문에 채용되어 있다.
본 발명은 다양한 형상의 다중 광 가이드 커넥터가 광섬유 조명기에 광학적으로 커플링 가능케 하는 어댑터 조립체에 관한 것이다.
본 발명의 실시예들은 다양한 도면에서 상응하는 구성요소 또는 형상들이 유사한 참조번호로 표시된 첨부 도면을 참조하여 기술될 것이다.
도 1은 광원 시스템으로부터 광학 광 가이드를 통하여 의료 조명 장치에 광을 제공하는 의료 조명 시스템을 도시한 블럭도.
도 2는 본 발명에 따른 어댑터 조립체중 내부 어댑터의 측단면도.
도 3은 상업적으로 입수가능한 제 1 유형의 광학 커넥터가 내부에 삽입되어 있는 본 발명의 내부 어댑터의 부분 측단면도.
도 4는 상업적으로 입수가능한 제 2 유형의 광학 커넥터가 내부에 삽입되어 있는 본 발명의 내부 어댑터의 부분 측단면도.
도 5는 상업적으로 입수가능한 제 3 유형의 광학 커넥터가 내부에 삽입되어 있는 본 발명의 내부 어댑터의 부분 측단면도.
도 6은 본 발명에 따른 외부 어댑터의 측단면도.
도 7은 본 발명의 내부 어댑터에 기능적으로 삽입된 본 발명의 외부 어댑터의 부분 측단면도.
도 8은 상업적으로 입수가능한 제 4 유형의 광학 커넥터가 외부 어댑터에 삽입되데, 본 발명의 내부 어댑터에 기능적으로 삽입된 본 발명의 외부 어댑터의 부분 측단면도.
도 9는 본 발명의 외부 어댑터가 내부에 작동가능하게 삽입되고 상업적으로 입수가능한 제 5 유형의 광학 커넥터가 외부 어댑터에 삽입되어 있는 본 발명의 내부 어댑터의 부분 측단면도.
본 발명에 따른 어댑터 조립체의 내부 어댑터는 일반적으로 도 2에서 참조번호 10으로 표시되어 있다. 상기 내부 어댑터(10)는 커플링 구조체(20)와 하우징(40)을 포함한다. 상기 커플링 구조체(20)는 광원(3)과 광학 시스템(4)을 수용하는 광학적 광원 시스템(2)(도 1 참조)의 구조체에 해제 가능하게 커플링되도록 구성 및 배열되어 있다. 도시된 실시예에서, 상기 커플링 구조체(20)는 페룰 리테이너(ferrule retainer)(26)의 수단에 의해 하우징(40)에 고정된 테이퍼진 페룰(22)을 포함한다. 바람직한 실시예에서, 상기 테이퍼진 페룰(22)과 페룰 리테이너(26)로 구체화된 것처럼 상기 커플링 구조체는 광학적 광원 시스템에 형성된 유사-형태의 수용 개구에 삽입되며 해제 가능하게 고정되도록 구성 및 배열되어 있는데, 미국 특허 제 5,640,478 호에 기술된 것처럼, 그 설명이 참조로 본문에 채용되어 있다.
테이퍼진 페룰(22)은 공동(cavity)이며 확장된 단부(24)를 구비하고 상기 확장된 단부(24)가 페룰 리테이너(26) 안쪽에 형성된 내부 쇼울더(30)와 맞물릴 때 까지 페룰 리테이너(26)의 공동 부분을 통하여 페룰(22)을 삽입시킴으로서 하우징(40)에 장착된다. 원추형 공동(36)을 갖는 리테이너 블럭(34)은 스페이서(32)가 상기 블럭(34)과 상기 페룰(22)의 확장된 단부(24)사이에 배치되도록 테이퍼진 페룰(22) 상부상의 속이빈 페룰 리네티어(26)에 삽입된다. 페룰(22), 페룰 리테이너(26), 및 리테이너 블럭(24)의 조립체는 패스너(fastener)(28)의 수단에 의해 하우징(40)에 부착된다.
상기 페룰 리테이너(26)는 테이퍼진 부분(2)과 그 원통형 부분 내에 형성된 원주 링(38)을 포함한다. 상기 커플링 구조체(22)는 커플링 구조체(20)의 프로파일과 유사한 프로파일을 갖는 광학적 광원 시스템의 개구(도시되지 않음)로 삽입될 수 있다. 상기 링(38)은 볼 플런저 스프링-바이어싱 메카니즘(도시되지 않음)과 같은 리테이닝(retaining) 장치에 의해 맞물려져서 전술한 미국 특허 제 5,640,478 호에 상세히 기술되어 있는 광학적 광원 시스템의 하우징 내에 커플링 구조체를 해제 가능하게 리테인(retain)한다.
상기 테이퍼진 페룰(22)은 바람직하게는 금속, 가장 바람직하게는 알루미늄 또는 스테인레스 강과 같은 고열 전도성 물질로 형성된다. 상기 페룰 리테이너(26)는 금속 또는 경식 플라스틱 물질로 바람직하게 형성된다.
내부 광학 가이드 엘리먼트(12)는 커플링 구조체(20)를 통하여 연장되며 테이퍼진 페룰(22)의 단부와 동일한 평면인 입력단(14) 및 리테이너 블럭(34)을 지나 하우징(40)으로 돌출하는 출력단(16)을 갖고 있다. 내부 광학 가이드 엘리먼트(12)는 융합된 광섬유 속(束)으로 이루어질 수 있다.
커넥터-수용 채널(44)은 하우징(40)내에 형성되며 상기 하우징(40)의 단부(도 2의 우측)에 형성된 개구(48)에서 연장되며 하우징(40)으로 부분적으로 돌출하는 내부 광학 가이드 엘리먼트(12)의 출력단(16)에 근접하여 종결한다. 커넥터-수용 채널(44)은 원추형 단부면(46)을 포함하며 환상 쇼울더(54)와 환상 단부면(56)을 정의하는 그 우측에 계단형 형상을 갖고 있다. 커넥터-수용 채널은 개구(48)를 통하여 상기 채널(44)로 삽입된 긴-유형의 광섬유 커넥터를 내부에 수용하고 내부 광학 가이드 엘리먼트(12)의 출력단(16)과 관련하여 상기 커넥터를 위치시키도록 구성 및 배열되어 있다. 광학 광원 시스템(2)에 의해 제공된 집속된 광은 내부 광 가이드 엘리먼트의 입력단(14)에 커플링될 것이다. 따라서, 상기 광은 상기 가이드 엘리먼트(12)의 출력단(16)쪽으로 그리고 상기 채널(44)에 삽입된 커넥터의 광 가이드로 전송될 것이다.
고온 물질의 경식 융합된 광섬유 속(束)인 내부 광학 가이드 엘리먼트(12)는 가이드되지 않은 모드의 광이 채널(44)로 삽입된 커넥터의 입력단으로 들어가는 것을 방지하도록 공간 필터로서 역할을 한다. 공간 필터링은 미국 특허 제 5,761,356 호에 상세히 기술되어 있으며, 그 설명은 참조로 본문에 채용되어 있다. 내부 광학 가이드 엘리먼트(12)의 고온 융합된 광섬유 속(束)은 상업적으로 입수가능한 커넥터의 광 가이드에 사용되는 저온 가요성 광섬유 또는 광섬유 속(束)을 광학적 광원 시스템(2)에 의해 전개되는 고강도 광 초점의 강한 열기로부터 격리시키므로, 상기 가요성 광섬유들이 과도한 열기에 의해 손상되는 것을 방지한다. 따라서, 융합된광섬유 속(束)은 공간 필터로서 역할을 하여 커넥터로부터 연장되는 출력 광섬유 광 가이드에 의해 가이드될 수 없는 광 모드를 제거한다. 필터되지 않은 광 모드는 하우징(40)에 의해 흡수되어 열을 발생시킨다.
하우징(40)에 의해 흡수된 열을 분산시키는데 조력하기 위해서, 하우징(40)은 상부에 형성된 핀(42)과 같은 열 분산 엘리먼트를 포함한다. 상기 하우징(40)은 알루미늄과 같은 고열 전도성 물질로 바람직하게 형성된다. 게다가, 개구(50 및 52)는 하우징의 벽을 통하여 형성되어 있고 채널(44)로 연장되므로, 채널(44)로 삽입된 커넥터 주위에 공기 순환을 허용한다.
내부 어댑터(10)는 또한 하우징(40)에 부착되고 채널로 삽입된 광 가이드 커넥터와 작동가능하게 맞물리고 채널(44) 안쪽의 광 가이드 커넥터를 해제 가능하게 고정하도록 구성 및 배열된 커넥터 잠금 메카니즘을 포함한다. 바람직한 실시예에서, 상기 커넥터 잠금 메카니즘은 방사상으로 바이어스된 볼 멈춤쇠(62)와 상기 채널(44)의 벽 내에 형성된 원주 링(64)을 포함하며, 그것의 각 기능은 아래에 더 자세히 설명되어 있다.
도 3은 캘리포니아, 산타 클라리타의 코젠트 라이트 테크날러지즈, 인코포레이티드로부터 상업적으로 입수가능한 유형중 긴 유형의 광 가이드 커넥터가 내부 어댑터(10)로 삽입된 것을 도시하고 있다. 커넥터(70)는 확장된 직경 칼라(collar)(78)로부터 돌출되어 축방향으로 연장되는 신장된 배럴(72)을 포함한다. 상기 배럴(72)은 커넥터-수용 채널(44)의 원추형 단부면(46)에 일치하도록 형성된 챔퍼진 단부(76)를 갖고 있다. 챔퍼진 단부(76)와 원추형 단부면(46)의 일치하는 표면은 배럴(72)로부터 하우징(40)을 통하여 열 분산을 더 잘 촉진시킨다. 열 분산 핀(74)은 개구(50 및 52) 부근의 챔퍼진 단부(76) 근처에 배럴(72)의 외면상에 형성되어 있다. 상기 열 분산 핀(74)은 커넥터(70)로부터 더 효율적인 열 분산을 촉진시키기 위해서 제공되어 있다. 광 가이드(82)는 칼라(78)에 부착되어 커넥터(70)로부터 연장한다. 외면 그루브(80)는 칼라(78)내에 형성되어 있다. 상기 커넥터(70)가 채널(44)로 삽입될 때, 볼 멈춤쇠(62)는 그루브(80)와 맞물리므로, 채널(44) 안쪽의 커넥터에 리테인 된다. 상기 채널(44) 안쪽에 커넥터(70)를 리테인시키는 것 이외에, 볼 멈춤쇠(62)는 커넥터(70) 상에 축방향 힘을 가하도록 형성되어서, 챔퍼진 단부(76)가 원추형 단부면(46)과 접촉하도록 작용한다. 채널(44)로부터 커넥터(70)를 제거하기 위해서, 볼 멈춤쇠(62)의 고정력은 충분한 축방향 힘으로 커넥터를 당김으로서 극복될 수 있다. 커넥터(70)의 배럴(72)은 갭(60)이 커넥터(70)의 입력단과 내부 광학 가이드 엘리먼트의 출력단(16)사이에 제공되도록 바람직한 치수로 만들어지고 구성되어 있다. 상기 갭(60)은 광학 가이드 엘리먼트(12)와 커넥터(70)내의 광학 가이드간의 직접 접촉을 방지시키므로, 2개 광학 가이드간의 열 교환을 제한하며 어느 1개 가이드의 단부면상의 파편에 의해 유발된 손상을 회피시킨다.
도 4는 독일의 칼 스토르츠 게엠베하와 컴퍼니 케이지로부터 상업적으로 입수가능한 유형중 긴 유형의 광 가이드 커넥터가 내부 어댑터(10)의 커넥터-수용 채널에 삽입된 것을 도시하고 있다. 상기 스토르츠 유형의 커넥터(86)는 칼라(93) 수단에 의해 광 가이드(94)에 커플링되어 있는 축방향으로 연장된 신장된 배럴(88)을포함한다. 상기 배럴(88)은 채널(44)의 원추형 단부면(46)와 맞물리는 블런트(blunt) 단부(90)를 가지므로, 채널(44)내에 배럴(88)을 박히게 한다. 환상 플랜지(92)는 배럴(88)의 기부로부터 방사상으로 돌출되고 커넥터(86)가 채널(44)로 삽입될 때 볼 멈춤쇠(62)에 의해 맞물린다. 상기 볼 멈춤쇠(62)는 채널(44)내에 커넥터(86)를 리테인시키며 커넥터(86)상에 축방향 힘을 가하므로, 블런트 단부(90)가 원추형 단부면(46)과 접촉하도록 작용한다.
도 5는 올림프스로부터 상업적으로 입수가능한 유형중 긴 유형의 광 가이드 커넥터가 내부 어댑터(10)의 커넥터-수용 채널(44)에 삽입된 것을 도시하고 있다. 올림프스-유형 커넥터(100)는 헤드(108)로부터 돌출되어 있는 축방향으로 연장된 신장된 배럴(102)을 포함한다. 배럴(102)의 입력단은 채널(44)내에 용이한 삽입을 위해 챔퍼진 부분(104)을 포함하고 있다. 방사상으로 작동하는 링 스프링(106)은 배럴(102)상에 배치되어 있으며 커넥터(100)가 채널로 삽입될 때 채널(44)내에 형성된 원주 링(64)과 맞물리므로, 채널(44)내에 커넥터(100)를 해제 가능하게 고정한다. 채널(44)로부터 커넥터(100)를 제거하기 위해서, 상기 링 스프링(106)의 고정력은 충분한 축방향 힘으로 커넥터(100)를 당김으로서 극복될 수 있다.
도 6은 본 발명중 어댑터 조립체의 외부 어댑터(120)를 도시하고 있다. 상기 외부 어댑터(120)는 몸체부(130)와 상기 몸체부(130)로부터 돌출된 신장된 삽입부재(150)를 포함한다. 제 2 외부 광학 가이드 엘리먼트(122)는 상기 신장된 삽입부재(150)내에 배치되어 있다. 광학 가이드 엘리먼트(122)는 입력단(124)과 출력단(126)을 갖고 있다. 바람직한 실시예에서, 제 2 내부 광학 가이드엘리먼트(122)는 테이퍼져 클래딩된 로드이다. 상기 삽입부재(150)는 알루미늄과 같은 고열 전도성을 갖는 물질로 바람직하게 형성되어 있다. 상기 삽입부재(150)는 챔퍼진 단부(154)와 외부 채널(120)의 몸체부(130)내에 배치된 근접단부(156)를 갖고 있다. 근접단부(156)에 근접하여 있는 삽입부재(150)의 확장부분은 몸체부(130)내로 연장되며 환상 단부면(152)을 정의하고 있다. 방사상으로 연장된 다수의 개구(158)는 삽입부재(150)의 벽에 형성되어 있다. 상기 개구(158)들은 제 2 내부 광학 가이드 엘리먼트(122)를 고정하기 위해서 상기 부재(150)로 에폭시의 주입을 허용하도록 제공되어 있다.
바람직한 실시예에서, 상기 몸체부(130)는 해제 가능한 연결 메카니즘(132)을 포함하며, 이는 비틀림-잠금 칼라이다. 하우징(134)은 상기 하우징(134)과 비틀림-잠금 칼라(132)사이에 동축방향으로 배열된 스프링(136)을 갖는 몸체부(130)내에 배치되어 있다. 커넥터-수용 공동(138)은 몸체부(130)내 중앙에 형성되어 있으며 상기 몸체부(130)에 형성된 개구(140)로부터 연장된다. 상기 개구(140)는 상기 하우징(134)에 삽입된 단부 고정부(142)에 둘러싸여 있다. 상기 단부 고정부(144)는 축방향으로 향하는 환상 쇼울더(144)를 정의하고 있다. 슬라이딩 슬리브(162)는 상기 공동(138)을 둘러싸고 있다. 상기 슬라이딩 슬리브는 대체로 원통형이며 삽입부재(150)의 원통형 돌출부분(155)에 적합한 크기로 만들어진다. 리테이너 스프링(164)은 상기 돌출부분(155)을 둘러싸며 상기 슬라이딩 슬리브를 후방(도 6에서 오른쪽)으로 향하게 한다. 환상 스냅 스프링(166)은 상기 슬라이딩 슬리브(162)를 둘러싸며 방사상으로 안에 돌출된 멈춤쇠(168)를 갖고 있다. 스플릿래이디얼(radial) 스프링(170)은 단부 고정부(142)에 형성된 환상 그루브에 배치되어 있다.
도 7은 본 발명의 어댑터 조립체를 형성하도록 내부 어댑터(10)로 기능적으로 삽입된 외부 어댑터(120)를 도시하고 있다. 삽입부재(150)는 커넥터-수용 채널(44)내에 수용되며, 삽입부재(150)의 챔퍼진 단부(154)는 상기 채널(44)의 원추형 단부면(46)과 일치한다. 해제 가능한 연결 메카니즘(132)은 외부 어댑터(120)를 내부 어댑터(10)에 해제 가능하게 고정시키는 당 기술에 잘 공지된 비틀림-잠금 방식으로 하우징(40)의 플랜지(58)와 맞물린다. 갭(160)은 내부 어댑터(10)의 내부 광학 가이드 엘리먼트(12)의 출력단(16)과 외부 어댑터(120)의 제 2 내부 광학 가이드 엘리먼트(122)의 입력단(124)사이에 제공된다. 상기 갭(160)은 광학 가이드 엘리먼트(12 및 122)간에 열 격리(isolation)를 제공하며 또한 상기 가이드 엘리먼트(12 및 122)의 단부에 대하여 상기 단부면 위에 배치된 이질적인 파편에 의한 손상을 방지시킨다.
외부 어댑터(120)가 상기 연결 메카니즘(132)을 통하여 내부 어댑터(10)에 잠길 때, 상기 스프링(136)은 상기 하우징(134)과 삽입부재(150)를 내부 어댑터(10)의 커넥터-수용 채널(144)로 축방향으로 향하게 한다. 참조번호 150의 챔퍼진 단부와 원추형 단부면(46)의 일치하는 표면은 내부 어댑터에서 외부 어댑터로 더 양호한 열 분산을 촉진시킨다.
도 8은 울프로부터 상업적으로 입수가능한 유형중, 내부 어댑터(10)로 삽입되는 외부 어댑터(120)에 삽입된 짧은-유형의 광학 커넥터(172)를 도시하고 있다.광 가이드(180)에 부착된 커넥터(172)는 외부 어댑터(120)의 몸체부(130)에 형성된 커넥터-수용 공동(138)으로 삽입된다. 상기 커넥터(172)는 삽입부분(150)의 근접단부(156)에 기대어져 있는 환상 단부면(176)을 지닌 원통형 단부 부분(174)을 갖고 있다. 상기 커넥터(172)는 슬라이딩 슬리브(162)의 직경보다 더 큰 외경을 가지며 따라서 리테이너 스프링(164)의 스프링 바이어스에 대해 슬라이딩 슬리브(162)를 도 8의 좌측으로 밀어 움직이게 한다. 상기 커넥터(172)는 커넥터(172)내에 형성된 외주 그루브(178)와 맞물려있는 스플릿 래이디얼 스프링(170)에 의해 공동(138)내에 리테인된다. 상기 커넥터-수용 공동(178)으로부터 커넥터(172)를 제거하기 위해서, 스프링(170)의 고정력은 충분한 축방향 힘으로 커넥터(172)를 당김으로서 극복될 수 있다.
제 2 내부 광학 가이드 엘리먼트(122)의 출력단(126)과 신장된 삽입부재(150)의 근접단부(156)사이에는 갭이 바람직하게 있다. 따라서, 커넥터(172)내 광 가이드의 입력단은 출력단(126)과 접촉하지 않으므로, 2개의 광 가이드 엘리먼트간에 열 분리를 제공하며 또한 커넥터(172)내의 상대적으로 부드러운 광 가이드에 대하여 커플링된 광 가이드의 단부면 사이에 배치된 이질적인 파편에 의해 야기될 수 있는 손상을 방지한다.
도 9는 ACMI로부터 상업적으로 입수가능한 유형중, 내부 어댑터(10)에 삽입되는 외부 어댑터(120)에 삽입된 짧은-유형의 광학 커넥터(182)를 도시하고 있다. 커넥터(182)는 삽입부재(184)의 근접단부(156)와 접촉하는 환상 단부면(186)을 갖는 원통형 단부부분(184)을 갖고 있다. 원통형 부분(184)의 직경은 슬라이딩 슬리브(162)의 직경보다 작다, 따라서, 단부 부분(184)은 안쪽으로 슬라이드하며 커넥터(182)가 커넥터-수용 공동(138)으로 삽입될 때 슬라이딩 슬리브(162)에 의해 가이드된다. 상기 커넥터(182)는 커넥터(182)의 원통형 부분(184) 주위에 형성된 외주 그루브(194)와 맞물리는 스냅 스프링(166)의 멈춤쇠(168)에 의해 공동(138)내에 리테인된다. 멈춤쇠(168)의 고정력은 충분한 축방향 힘으로 커넥터(182)를 당김으로서 극복될 수 있다. 커넥터(182)의 확장된 원통형 부분(188)은 단부 고정부(142)에 의해 정의되는 개구내에 적합하며, 다른 확장된 원통형 부분(190)은 상기 단부 고정부(142)의 환상 쇼울더(144)와 맞물리는 환상 쇼울더(194)를 정의한다.
본 발명은 가장 실용적이며 바람직한 실시예로 생각되는 것에 관하여 기술되어 있지만, 본 발명은 기술된 실시예들로 제한되는 것이 아님을 이해하여야 하며, 오히려, 본 발명의 첨부된 청구범위의 사상과 범위내에 포함된 다양한 변형 및 등가의 장치를 포함하도록 의도된 것이다. 따라서, 본 발명을 정의하는데 사용된 특정 파라미터의 변형들은 첨부된 청구범위에 정의된 것처럼 본 발명의 새로운 태양으로부터 벗어나지 않고 이루어질 수 있음이 이해될 것이다.

Claims (16)

  1. 광 가이드에 광학적으로 커플링되도록 다양한 형상의 광 가이드 커넥터를 집속된 광원을 하우징하는 구조체에 커플링시키기 위한 어댑터 조립체에 있어서,
    입력단과 출력단을 갖는 내부 광학 가이드 엘리먼트;
    집속된 광원을 하우징하는 구조체에 해제 가능하게 커플링되도록 구성 및 배열된 커플링 구조체;
    상기 커플링 구조체로부터 연장되며, 상부에 형성된 열 분산 엘리먼트와 내부에 형성된 커넥터-수용 채널을 포함하는 하우징; 및
    상기 하우징에 부착되며 상기 채널 내에 삽입된 광 가이드 커넥터와 작동가능하게 맞물리고 상기 채널 내에 광 가이드 커넥터를 해제 가능하게 고정하도록 구성 및 배열된 커넥터 잠금 메카니즘
    을 포함하는 내부 어댑터를 포함하며,
    상기 내부 광학 가이드 엘리먼트는 그 입력단이 상기 커플링 구조체의 일 단부에서 노출되도록 상기 커플링 구조체내에 배치되며,
    상기 채널은 하우징의 일 단부에 형성된 개구로부터 연장하여 상기 내부 광학 가이드 엘리먼트의 출력단에 근접하여 종결하며, 상기 채널에 삽입된 광 가이드 커넥터를 수용하고 상기 내부 광학 가이드 엘리먼트의 출력단과 관련하여 커넥터를 위치시키도록 구성 및 배열된 것을 특징으로 하는 어댑터 조립체.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 커넥터 잠금 메카니즘은 광 가이드 커넥터 상에 형성된 그루브 또는 플랜지와 맞물리도록 구성 및 배열된, 방사상으로 바이어스된 볼 멈춤쇠를 포함하는 것을 특징으로 하는 어댑터 조립체.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 커넥터 잠금 메카니즘은 상기 채널의 내부벽에 형성되고 광 가이드 커넥터 상에 형성된 스프링 링을 수용하기에 적합한 그루브를 포함하는 것을 특징으로 하는 어댑터 조립체.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 채널 벽은 내부 광학 가이드 엘리먼트의 출력단 가까이에 형성된 원추형 단부면을 포함하는 것을 특징으로 하는 어댑터 조립체.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 열 발산 엘리먼트는 하우징의 외부면에 형성된 방열 핀을 포함하는 것을 특징으로 하는 어댑터 조립체.
  6. 제 1 항에 있어서, 개구들은 상기 채널 내에 수용된 커넥터 주위에 공기 순환이 되도록 상기 커넥터-수용 채널과 소통하는 하우징 내에 형성된 것을 특징으로 하는 어댑터 조립체.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 커플링 구조체는 테이퍼진 페룰을 포함하는 것을 특징으로 하는 어댑터 조립체.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 내부 광학 가이드 엘리먼트는 융합된 광섬유 속(束)을 포함하는 것을 특징으로 하는 어댑터 조립체.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 내부 광학 가이드 엘리먼트는 적어도 3mm 직경의 광섬유 속(束)을 포함하는 것을 특징으로 하는 어댑터 조립체.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 내부 광학 가이드 엘리먼트는 클래딩된 로드, 테이퍼져 융합된 광섬유 속(束), 또는 테이퍼져 클래딩된 로드중 1개를 포함하는 것을 특징으로 하는 어댑터 조립체.
  11. 제 1 항에 있어서,
    입력단과 출력단을 갖는 제 2 내부 광학 가이드 엘리먼트;
    몸체부;
    상기 몸체부로부터 연장하는 신장된 삽입부재;
    커넥터-수용 공동 내에 배치되며, 상기 공동으로 삽입된 광 가이드 커넥터와 작동가능하게 맞물리고 상기 공동 내에 상기 광 가이드 커넥터를 해제 가능하게 로킹하도록 구성 및 배열된 제 2 커넥터 잠금 메카니즘;을 포함하는 외부 어댑터를 더 포함하며,
    상기 제 2 내부 광학 가이드 엘리먼트는 그 입력단이 상기 삽입부재의 단부에서 노출되고 출력단이 상기 몸체부로 연장되도록 삽입부재내에 배치되며, 신장된 삽입부재는 하우징의 커넥터-수용 채널로 삽입 및 수용되도록 구성 및 배열되어 제 2 내부 광학 가이드 엘리먼트의 입력단이 상기 내부 어댑터의 제 1 광학 가이드 엘리먼트의 출력단에 가장 근접하게 배치되도록 하고, 상기 몸체부는 몸체부를 하우징에 해제 가능하게 고정시키고 따라서 상기 커넥터-수용 채널 내에 신장된 삽입부재를 고정시키도록 구성 및 배열된 해제 가능한 연결 메카니즘을 포함하며, 상기 몸체부는 내부에 형성된 커넥터-수용 공동을 더 포함하고, 상기 공동은 몸체부의 일 단부에 형성된 개구로부터 연장되어 제 2 내부 광학 가이드 엘리먼트의 출력단에 근접하여 종결하는 것을 특징으로 하는 어댑터 조립체.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 외부 어댑터의 몸체부의 해제 가능한 연결 메카니즘은 내부 어댑터의 하우징 상에 형성된 플랜지와 맞물리는 비틀림-잠금 칼라를 포함하는 것을 특징으로 하는 어댑터 조립체.
  13. 제 11 항에 있어서, 상기 제 2 커넥터 잠금 메카니즘은 커넥터-수용 공동주위에 형성된 그루브 내에 배치되어 상기 공동으로 삽입된 광 가이드 커넥터 상에 형성된 외주 그루브와 잠금식으로 맞물리도록 구성 및 배열된 스플릿 래디얼 스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 어댑터 조립체.
  14. 제 11 항에 있어서, 상기 제 2 커넥터 잠금 메카니즘은 멈춤쇠가 상기 커넥터-수용 공동 내에 배치된 스냅 스프링을 포함하는데, 상기 멈춤쇠는 상기 공동으로 삽입된 광 가이드 커넥터 상에 형성되어 있는 외주 그루브와 잠금식으로 맞물리도록 구성 및 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 어댑터 조립체.
  15. 다양한 형상의 광 가이드 커넥터를 수용하기 위한 어댑터 조립체에 있어서,
    입력단 및 출력단을 갖는 내부 광학 가이드 엘리먼트;
    몸체부;
    상기 몸체부로부터 연장하는 신장된 삽입부재; 및
    커넥터-수용 공동 내에 배치되며 상기 공동 내에 삽입된 광 가이드 커넥터와 작동가능하게 맞물리고 상기 공동 내에 상기 광 가이드 커넥터를 해제 가능하게 로킹하도록 구성 및 배열된 커넥터 잠금 메카니즘;을 포함하는 외부 어댑터를 포함하며,
    상기 내부 광학 가이드 엘리먼트는 그 입력단이 삽입부재의 단부에서 노출되고 출력단이 몸체부로 연장되도록 삽입부재내에 배치되며, 상기 몸체부는 내부에 형성된 커넥터-수용 공동을 더 포함하며, 상기 공동은 몸체부의 일 단부에 형성된 개구로부터 연장하며 내부 광학 가이드 엘리먼트의 출력단에 근접하여 종결하는 것을 특징으로 하는 어댑터 조립체.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 외부 어댑터를 집속된 광원을 하우징하는 구조체에 커플링시키는 내부 어댑터를 더 포함하는데, 상기 내부 어댑터는,
    입력단과 출력단을 갖는 제 2 내부 광학 가이드 엘리먼트;
    집속된 광원을 하우징하는 구조체에 해제 가능하게 커플링되도록 구성 및 배열된 커플링 구조체; 및
    상기 커플링 구조체로부터 연장된 하우징
    을 포함하며,
    상기 제 2 내부 광학 가이드 엘리먼트는 그 입력단이 상기 커플링 구조체의 단부에서 노출되도록 상기 커플링 구조체내에 배치되며,
    상기 하우징은 상부에 형성된 열 분산 엘리먼트와 내부에 형성된 커넥터-수용 채널을 포함하며, 상기 채널은 하우징의 일 단부에 형성된 개구로부터 연장하며 제 2 광학 가이드 엘리먼트의 출력단에 근접하여 종결하고 상기 채널로 삽입된 외부 어댑터의 신장된 삽입부재를 수용하며 내부 어댑터 가이드 엘리먼트의 입력단을 상기 제 2 내부 광학 가이드 엘리먼트의 출력단과 관련하여 작동가능하게 근접시켜서 삽입부재내에 위치시키도록 구성 및 배열되고,
    상기 외부 어댑터의 몸체부는 몸체부를 하우징에 해제 가능하게 고정시키고 따라서 신장된 삽입부재를 커넥터-수용 채널 내에 고정시키기 위해서 내부 어댑터의 하우징 부분과 맞물리도록 구성 및 배열된 해제 가능한 연결 메카니즘을 포함하는 것을 특징으로 하는 어댑터 조립체.
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