KR20030096217A - 광학 힌지 장치 - Google Patents

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KR20030096217A
KR20030096217A KR10-2003-7003267A KR20037003267A KR20030096217A KR 20030096217 A KR20030096217 A KR 20030096217A KR 20037003267 A KR20037003267 A KR 20037003267A KR 20030096217 A KR20030096217 A KR 20030096217A
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Abstract

개별 회로 기판들(210, 230)상의 광전자 장치들(100, 120)간에 회전가능한 광링크를 제공하기 위한 광학 힌지(1) 및 광학 힌지 장치(4)가 제공된다. 상기 광학 힌지는 에어 갭(90)에 의해 분리된, 제1 광요소(30) 및 제2 광요소(10)를 구비하는데, 하나의 광요소는 상기 광링크를 통해 상기 힌지를 통한 광빔의 전송동안 회전축(98)을 따라 다른 광요소에 대해 회전될 수 있다.

Description

광학 힌지 장치{Optical hinge apparatus}
노키아 커뮤티케이터와 같은 휴대용 전자 장치에서, 상기 노키아 커뮤니케이터는 디스플레이가 닫힌 위치에서 키보드상에 접혀질 수 있거나 열린 위치에서 상기 키보드로부터 떨어져 움직일 수 있도록 회전을 위해 키보드에 기계적으로 연결되어 있다. 이러한 전자 장치에서, 상기 디스플레이상에 표시될 정보는, 보통 병렬 데이터 버스인, 평면 케이블(flat cable)을 통해 상기 키보드로부터 운반된다. 전형적으로, 상기 평면 케이블은 상기 디스플레이 측의 회로 기판상의 하나의 평면 케이블 커넥터에 연결되고 상기 키보드 측의 회로 기판상의 다른 평면 케이블 커넥터에 연결된다. 평면 케이블은 전류를 운반하기 위한 복수의 금속 선들로 이루어져 있고 이들 금속 선들은 개별적으로 보호 피복에 의해 둘러싸여 있다. 불량 접속들은 시간에 걸쳐 상기 평면 케이블 커넥터들에서 발생하는 것으로 알려져 있다. 더욱이, 예리한 물건들 및 부식제들은 상기 평면 케이블을 우발적으로 파괴할 수 있는데, 이것은 상기 디스플레이 및 상기 키보드간의 통신을 방해한다. 더욱이, 평면케이블은 선들의 수에 따른 폭을 갖는다. 50-핀 병렬 버스를 가지고, 상기 평면 케이블 및 케이블의 폭은 상기 디스플레이, 인쇄 회로 기판(PCB: Printed Circuit Board) 및 상기 키보드의 넓은 영역을 차지할 수 있다.
상기 디스플레이 및 상기 키보드간의 데이터 통신이 전기 신호들 대신에, 광신호들을 가지고 수행될 수 있도록 휴대용 전자 장치에서 상기 디스플레이 및 상기 키보드간에 광링크를 제공하는 것이 유리하고 바람직하다.
본 발명은 일반적으로 광링크(optical link)에 관한 것으로, 특히 광통로(light guide)의 한 부분으로부터 다른 부분으로 광빔을 전송하기 위한 광통로에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따라, 광학 힌지의 제2 광요소가 제1 광요소에 대해 다른 위치로 회전할 수 있는 광학 힌지를 도시한 사시도이다.
도 2는 광학 힌지에서의 광로들을 도시한 도면이다.
도 3은 두 회로 기판상에 장착되는 광학 힌지를 도시한 도면이다.
도 4는 광학 힌지 장치의 바람직한 실시예를 도시한 도면이다.
도 5a는 광학 힌지 장치의 다른 실시예를 도시한 도면이다.
도 5b는 광학 힌지의 또 다른 실시예를 도시한 도면이다.
도 5c는 광학 힌지의 다른 실시예를 도시한 도면이다.
도 6은 두 회로 기판들간의 통신 링크들을 도시한 도면이다.
도 7은 광학 힌지를 회로 기판에 결합하기 위한 광결합 장치를 도시한 도면이다.
도 8a는 회전축과 광로간의 관계를 도시한 도면이다.
도 8b는 수신기상의 광로들의 효과를 도시한 도면이다.
도 9a는 하나의 회전각에서 동작된 광학 힌지의 다른 실시예를 도시한 단면도이다.
도 9b는 다른 회전각에서 동작된 광학 힌지를 도시한 단면도이다.
본 발명의 목적은 두 회로 기판들간에 통신 링크를 제공하기 위하여 적은 수의 광학 장치들을 사용하는 것이다. 바람직하기로는, 상기 광학 장치들은 직렬 방식으로 통신 데이터를 운반할 수 있다.
따라서, 본 발명의 제1 태양은 광신호들을 전송하고 수신하기 위한 광전자 장치들을 구비한 두 회로 기판들간에 광신호들로 통신 데이터를 운반하는 광통로 역할을 하는 광학 힌지(optical hinge)이다. 상기 광학 힌지는,
제1 공동(cavity)을 구비하는 제1 광요소; 및
제2 공동을 구비하는 제2 광요소를 포함하고,
상기 제1 공동은 광빔이 제1 광로를 따라 상기 제1 공동을 통해 전송되도록 허용하기 위하여, 상기 광빔을 제공할 수 있는 제1 광전자 장치에 상기 제1 광요소를 광학적으로 결합하고,
상기 제2 공동은 상기 제2 광요소를 제2 광전자 장치에 광학적으로 결합하며, 상기 제2 광요소는 상기 제1 광요소에 관해 회전축을 따라 회전각으로 회전시킬 수 있고, 상기 제1 광요소는 상기 제1 광로를 따라 전송된 상기 광빔을 제2 광로를 따라 상기 제2 광요소쪽으로 유도하기 위한 제1 반사면을 구비하며, 상기 제2 광요소는 상기 광빔이 상기 제2 광전자 장치에 도달하도록 허용하기 위하여, 상기 제2 광로를 따라 전송된 상기 광빔의 방향을 제3 광로를 따라 상기 제2 공동쪽으로 변경시키기 위한 제2 반사면을 구비한다.
바람직하기로는, 상기 제1 반사면 및 상기 제2 반사면은 내부 전반사면들이다.
바람직하기로는, 상기 제1 공동은 상기 광빔이 상기 제1 광로를 따라 전송되기 전에 상기 광빔을 집속하기 위한 구면을 구비한다.
바람직하기로는, 상기 제1 반사면은 예를 들어, 상기 광빔을 상기 제2 광로쪽으로 유도하면서 상기 광빔을 집속하기 위한 구면이다.
바람직하기로는, 상기 제2 광요소가 상기 회전축을 따라 상기 제1 광요소에 대해 회전하도록 허용하기 위하여, 상기 제1 광요소는 적어도 하나의 소켓을 구비하고 상기 제2 광요소는 상기 소켓에 기계적으로 맞물리는 적어도 하나의 스터드(stud)를 구비한다.
본 발명의 제2 태양은 광빔을 제공할 수 있는 제1 광전자 장치를 구비한 제1 회로 기판 및 제2 광전자 장치를 구비한 제2 회로 기판간에 광링크를 제공하기 위한 광학 힌지 장치이고, 상기 제2 회로 기판이 회전축을 따라 상기 제1 회로 기판에 대해 회전하도록 허용하기 위하여, 상기 제1 회로 기판은 상기 제2 회로 기판에 기계적으로 연결되어 있다.
상기 광학 힌지 장치는,
상기 제1 회로 기판상에 장착된 제1 광요소; 및
상기 제2 회로 기판상에 장착된 제2 광요소를 포함하며,
상기 제1 광요소는 제1 경계면을 구비하고, 상기 제2 광요소는 실질적으로 회전축상에 위치하는, 갭을 정의하는, 상기 제1 경계면에 근접한 제2 경계면을 구비하며, 상기 제1 광요소는 상기 광빔을 상기 갭을 통해 상기 제2 광요소로 전송하기 위하여 상기 광빔을 수신하도록 상기 제1 광전자 장치에 광학적으로 결합되고, 상기 제2 광요소는 상기 광빔을 상기 제2 광전자 장치로 전송하기 위하여 상기 제2 광전자 장치에 광학적으로 결합된다.
바람직하기로는, 상기 제1 광요소는 제1 공동을 포함하고,
상기 제1 공동은 상기 광빔이 제1 광로를 따라 상기 제1 공동을 통해 전송되도록 허용하기 위하여, 상기 제1 광요소를 상기 제1 광전자 장치에 광학적으로 결합하고, 상기 제2 광요소는 상기 제2 광요소를 상기 제2 광전자 장치에 광학적으로 결합하기 위한 제2 공동을 구비한다.
바람직하기로는, 상기 제1 광전자 장치와 상기 제2 광전자 장치에 전력을 제공하기 위하여 복수의 전기 전도선들이 상기 제1 회로 기판 및 상기 제2 회로 기판을 전원에 연결하는데 사용된다.
바람직하기로는, 상기 제1 광요소는 상기 제1 광로를 따라 전송된 상기 광빔을 제2 광로를 따라 상기 제2 광요소쪽으로 유도하기 위한 제1 반사면을 구비하고, 상기 제2 광요소는 상기 광빔이 상기 제2 광전자 장치에 도달하도록 허용하기 위하여, 상기 제2 광로를 따라 전송된 상기 광빔의 방향을 제3 광로를 따라 상기 제2 공동쪽으로 변경하기 위한 제2 반사면을 구비한다.
바람직하기로는, 상기 제2 광로는 상기 회전축에 평행하거나 실질적으로 상기 회전축과 일치한다.
바람직하기로는, 상기 제1 회로 기판은 적어도 하나의 장착 핀을 구비하고 상기 제1 광요소는 상기 제1 광요소를 상기 제1 회로 기판에 장착하기 위한 장착 핀들과 맞물리는 적어도 하나의 장착 구멍을 구비한다.
본 발명의 제3 태양에 의하면, 광링크를 제공하기 위한 광-기계 장치는, 상기 광링크를 통해 광빔을 제공하기 위한 제1 광전자 장치; 상기 광링크를 통해 상기 광빔을 수신하기 위한 제2 광전자 장치; 및 상기 광빔을 상기 제1 광전자 장치로부터 상기 제2 광전자 장치로 안내하고 상기 제1 광전자 장치와 상기 제2 광전자 장치간의 상기 광빔의 전송동안 상기 광링크의 회전성을 제공하기 위한 광학 힌지를 포함하며, 상기 광학 힌지는 제2 광요소에 광학적으로 연결된 제1 광요소를 포함하고 상기 제1 광요소는 상기 광링크의 회전성을 제공하기 위하여 상기 제2 광요소에 대해 회전가능하다.
본 발명의 제3 태양에 의하면, 상기 제1 광요소는 상기 광요소들 중 하나의 광요소의 적어도 하나의 대응하는 소켓에 삽입된 상기 광요소들 중 다른 하나의 광요소의 적어도 하나의 스터드에 의해 상기 제2 광요소에 또한 기계적으로 연결된다. 상기 적어도 하나의 스터드 및 상기 적어도 하나의 대응하는 소켓은 상기 광빔에 광학적으로 투과적일 수 있다.
본 발명의 제3 태양에 의하면, 상기 제1 광요소는 적어도 하나의 축에 의해 제1 객체에 연결된 제2 객체상에 수납된 상기 제2 광요소에 면한 상기 제1 객체상에 수납된다. 상기 제1 광요소 및 상기 제2 광요소는 각각 상기 제1 객체 및 상기 제2 객체의 접속부들(joint sections)내의 함몰부들(recesses)에 수납될 수 있다. 상기 함몰부들은 각각 상기 제1 객체 및 상기 제2 객체의 접속부들에 존재할 수 있다. 상기 제1 광요소 및 상기 제2 광요소는 에어 갭(air gap) 또는 유체(fluid)에 의해 광학적으로 연결된 광도파로들을 포함할 수 있다.
본 발명의 제3 태양에 의하면, 상기 광-기계 장치는 상기 광링크의 회전에 따라 상기 광빔을 수신하기 위한 하나 이상의 부가적인 광전자 장치들을 더 포함할 수 있다. 상기 제1 광전자 요소 및 상기 제2 광전자 요소는 함께 볼조인트(ball-joint)를 형성할 수 있다. 더욱이, 상기 제1 장치(100)에 의해 제공된 상기 광빔과는 다른 파장의 부가적인 광빔을 전송하고 수신하기 위한 하나 이상의 부가적인 광전자 장치들이 제공될 수 있다.
본 발명의 제4 태양에 의하면, 광링크를 통해 광빔을 제공하기 위한 제1 광전자 장치와 상기 광링크를 통해 상기 광빔을 수신하기 위한 제2 광전자 장치간에 상기 광링크를 제공하기 위한 광-기계 장치가 제공되는데, 제1 광요소는 제2 광요소에 대해 상기 제1 광요소의 회전성에 의해 상기 제2 광요소에 광학적으로 연결되고, 상기 제1 광전자 장치와 상기 제2 광전자 장치간의 상기 광빔의 전송동안 상기 제1 광요소 및 상기 제2 광요소는 함께 상기 광링크의 회전성을 제공하기 위한 광학 힌지를 형성한다.
본 발명의 제4 태양에 의하면, 상기 제1 광요소는 상기 광요소들 중 하나의 광요소의 적어도 하나의 대응하는 소켓에 삽입된 상기 광요소들 중 다른 하나의 광요소의 적어도 하나의 스터드에 의해 상기 제2 광요소에 기계적으로 연결된다. 광투과성은 상기 적어도 하나의 스터드 및 상기 적어도 하나의 대응하는 소켓에서 상기 광빔에 대해 제공된다. 상기 제2 광요소가 상기 제1 광요소에 대해 회전하도록 허용하기 위하여, 상기 적어도 하나의 스터드는 상기 적어도 하나의 대응하는 소켓에 기계적으로 맞물릴 수 있다.
본 발명의 제4 태양에 의하면, 상기 제1 광요소는 적어도 하나의 축에 의해 제1 객체에 연결된 제2 객체상에 수납된 상기 제2 광요소에 면한 상기 제1 객체상에 수납될 수 있다. 상기 제1 광요소와 상기 제2 광요소는 각각 상기 제1 객체와 상기 제2 객체의 접속부들에서의 함몰부들(recesses)에 수납될 수 있다. 상기 제1 광요소와 상기 제2 광요소는 에어 갭에 의해 광학적으로 연결된 광도파로들을 포함할 수 있다. 다른 한편으로, 상기 제1 광요소와 상기 제2 광요소는 유체에 의해 광학적으로 연결된 광도파로들을 포함할 수 있다.
본 발명의 제4 태양에 의하면, 상기 광링크의 회전에 따라 상기 광빔을 수신하기 위한 하나 이상의 부가적인 광전자 장치들이 제공될 수 있다. 이러한 경우, 상기 제1 광전자 요소 및 상기 제2 광전자 요소는 함께 볼조인트를 형성할 수 있다. 다른 경우, 상기 하나 이상의 부가적인 광전자 장치들은 상기 제1 광전자 장치에 의해 제공된 상기 광빔과는 다른 파장의 부가적인 광빔을 전송하고 수신하기 위한 것이다.
본 발명은 도 1 내지 도 9b와 관련하여 취해지는 설명을 읽을 때 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명에 의한 광학 힌지(1)의 바람직한 실시예를 도시한 것이다. 도시된 바와 같이, 상기 광학 힌지(1)는 제1 광요소(10) 및 각로 회전축(98)을 따라 회전할 수 있는 제2 광요소(30)를 구비한다. 상기 회전각은 전형적으로 -90도 내지 90도의 범위에 있다. 그러나, 요망되는 경우, 상기 회전각()은 -180도 내지 180도까지 더 큰 범위를 커버할 수 있다. 상기 제1 광요소 및 상기 제2 광요소는 광물질로 형성된다. 바람직하기로는, 상기 물질은 관심 광 파장에 대해 매우 투과적이다. 예를 들어, 상기 광학 힌지(1)가 적외선 광을 위한 광 통로인 경우, 상기 물질은 적외선 주파수들에서 저 흡수도 및 산란을 가져야 한다. 도시된 바와 같이, 상기 제1 광요소(10)는 상기 광요소(10)를 광전자 장치에 광학적으로 결합하는데 사용되는 제1 공동(cavity)(12)을 구비하고, 상기 제2 광요소(30)는 상기 제2 광요소(30)를 다른 광전자 장치에 광학적으로 결합하는데 사용되는 제2 공동(32)을 구비한다. 전형적으로, 상기 관심있는 광전자 장치들은 광 송수신기들, 광 방출기들 및 광센서들이다. 상기 광학 힌지(1)의 목적은 한 공동에 결합된 광전자 장치에 의해 생성된 광빔(도 2 참조)을 다른 공동에 결합된 다른 광전자 장치로 전송하는 것이다. 이점에 있어서, 상기 광학 힌지(1)는, 상기 두 광요소들(10 및 30)에 개별적으로 결합된, 두 광전자 장치들간의 광 통로, 링크 또는 도관 역할을 한다.
도 2는 상기 광학 힌지(1)를 사용한 광 안내의 원리를 도시한 것이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제1 광요소(10)는 회전축(98)을 따라 소켓(22) 및 소켓(24)을 구비한다. 상기 제2 광요소(30)는 각각 상기 소켓들(22 및 24)과 회전가능하게 맞물리는 스터드(stud)(42 및 44)를 구비한다. 설명을 목적으로, 광 방출기인 제1 광전자 장치(100)는 상기 제1 광요소(10)의 공동(12)에 삽입되어 있다. 상기 제1 광전자 장치(100)는 광빔(102)의 파면들을 중대하게 방해하지 않도록 광학적으로 평활한 공동면(cavity surface)(14)쪽으로 광빔(102)을 생성할 수 있다. 바람직하기로는, 상기 공동면(14)은 상기 광빔(102)이 제1 광로 또는 링크부(110)를 따라 전송될 때 상기 광빔(102)을 집속하기 위하여 곡면 또는 구면으로 되어 있다. 상기 광빔(102)이 충분히 큰 입사각으로 상기 제1 광요소(10)의 면(20)에 충돌할 때, 상기 광빔(102)은, 상기 광빔의 방향이 변경되는 밀집-희박 경계(dense-rare boundary)에서 내부 전반사를 겪는다. 바람직하기로는, 상기 면(20)은 또한 상기 광빔이 제2 광로 또는 링크부(112)쪽으로 반사될 때 상기 광빔(120)을 집속하는 것을 도와주기 위하여 구면으로 되어 있다. 상기 면(20)은 상기 광로(112)가 상기 소켓(22)의 제1 밀집-희박 경계면(18)과 상기 스터드(42)의 제2 밀집-희박 경계면(48)에 실질적으로 직교하도록 설계된다. 상기 면(18)과 상기 면(48)은 상기 광빔(102)이 에어 갭(90)을 가로지를때 너무 많은 전송 손실을 당하지 않도록 광전송에 대해 상당히 평탄하고 평활한 것이 바람직하다. 상기 제2 광요소(30)는 또한 상기 광경로(102)를 따라 전송되는 상기 광빔(102)이 내부 전반사를 겪도록 하기 위하여 예를 들어, 반사면(40)의 형태인 광로 변경 수단을 구비한다. 마지막으로, 상기 광빔(102)은 제3 광로 또는 링크부(114)를 따라 전송된다. 상기 광빔(102)이 상기 제2 광요소(30)의 상기 공동(32)에 들어간 후, 상기 광빔은 상기 공동(32) 내부에 위치한 광센서인 제2 광전자 장치(120)에 의해 수신된다. 바람직하기로는,면(34)은 또한 상기 광빔(102)이 상기 공동(32)에 들어갈 때 상기 광빔(102)을 집속하는데 도움을 주기 위하여 구면으로 되어 있다. 상기 광로(112)가 실질적으로 상기 광축(98)과 정렬되는 경우, 상기 제2 광전자 장치(120)는 회전각()(도 1 참조)에 상관없이 상기 제1 광전자 장치(100)에 의해 생성된 상기 광빔(102)을 항상 수신할 수 있다. 따라서, 상기 제2 광요소(30)가 상기 회전축(98)을 따라 상기 제1 광요소(10)에 대해 회전하도록 야기되는 동안, 상기 광학 힌지(1)는 상기 제1 광전자 장치 및 상기 제2 광전자 장치간의 상기 광빔의 전송동안조차 상기 광전자 장치들(100 및 120)간의 광링크 역할을 한다. 광빔이 하나의 광전자 장치로부터 다른 광전자 장치로 정보를 운반하기 위하여 광신호들을 운반할 수 있다는 것은 기술 분야에서 잘 알려져 있다. 따라서, 상기 광학 힌지(1)는 광전자 장치들(100 및 120)간의 통신 링크 역할을 할 수 있다. 그것은 상기 링크부들이 서로에 대해 그들의 방위들을 변경하는 동안조차 상기 광링크를 통한 상기 광빔의 안내동안 상호 일직선에 있지 않지만 그럼에도 불구하고 서로에 대해 여전히 광학적으로 연결되고 회전가능한 광학 링크부들을 제공한다.
상기 제2 광전자 장치(120)는 광 방출기일 수 있고 상기 제1 광전자 장치(100)는 상기 제2 광전자 장치(120)로부터 광빔을 수신하기 위한 광센서일 수 있다는 것은 주목되어야 한다. 대안적으로, 광전자 장치들(100 및 120) 양자는 양방향 통신을 위한 광 송수신기들일 수 있다. 상기 광전자 장치들(100 및 120)의 특성에 따라, 상기 광빔(102)은 가시 주파수들 또는 적외선 주파수들의 광파들을 운반할 수 있다. 상기 장치들(100 및 120)은 함께 광-기계 장치를 형성하는 상기 각공동들내에 고정되게 장착될 수 있거나 다른 객체들상에 장착될 수 있고 사실상 광-기계 장치를 여전히 형성하면서 상기 각 공동들내에 단순히 존재할 수 있다.
노키아 커뮤티케이터가 키보드상에서 접혀지는 디스플레이를 가지고 닫혀질 수 있거나 상기 키보드로부터 떨어져 움직이게 되는 상기 디스플레이를 가지고 열리게 될 수 있도록 기계적으로 연결된 디스플레이 및 키보드를 구비하는 노키아 커뮤니케이터와 같은 전자 장치에 있어서, 상기 디스플레이는 한 회로 기판상에 장착되고 상기 키보드는 다른 회로 기판상에 장착된다(도 6 참조). 한 회로 기판을 다른 회로 기판에 광학적으로 연결하기 위하여 광-기계 장치를 사용하는 전자 장치는 여기에서 광학 힌지 장치로서 지칭된다. 도 3은 본 발명의 광학 힌지 장치(4)의 바람직한 실시예를 도시한 것으로, 광학 힌지(1)의 제1 광요소(10) 및 제2 광요소(30)는 각각 제1 회로 기판(210) 및 제2 회로 기판(230)상에 장착된다. 상기 제1 광요소(10)는 2개의 장착 구멍들(26)을 구비하고, 상기 제1 회로 기판(210)은 상기 제1 광요소(10)를 장착하기 위한 2개의 부합되는 장착 핀들(212)을 구비한다. 상기 제1 광전자 장치(100)는 그것이 공동(12)에 적합하게 설치되도록 상기 제1 회로 기판(210)상에 납땜되거나 그렇지 않으면 고정되게 장착된다. 복수의 전기 전도선들(214)은 상기 제1 광전자 장치(100)에 전력을 공급하고 상기 제1 광전자 장치(100)로 그리고 상기 제1 광전자 장치(100)로부터 통신 데이터를 운반하기 위하여 상기 제1 광전자 장치(100)에 연결된다. 상기 전선들(214)중 몇몇은 전원(252)에 동작되게 접속된다. 마찬가지로, 상기 제2 광전자 장치(120)는 그것이 상기 제2 광요소(30)의 공동(32)에 적합하게 설치되도록 상기 제2 회로 기판(230)상에 고정되게 장착된다. 복수의 전기 전도선들(234)은 상기 제2 광전자 장치(120)로 그리고 상기 광전자 장치(120)로부터 통신 데이터를 운반하기 위하여 상기 제2 광전자 장치(120)에 연결된다. 더욱이, 전원(252)에 동작되게 연결된, 복수의 전기 전도선들(250)은 상기 제1 회로 기판(210)으로부터 상기 제2 회로 기판(230)으로 전력을 가져오는데 사용된다. 또한, 상기 선들(250)은 상기 제2 광전자 장치(120)에 전력을 공급하기 위하여 상기 선들(234)중 몇몇에 동작되게 연결된다.
도 4는 회로 기판들(210 및 230)과 같은 상기 제1 객체 및 제2 객체상에 광학 힌지(1')를 장착하기 위하여 다른 방법들을 사용하는, 광학 힌지 장치(4')의 다른 실시예를 도시한 것이다. 상기 제1 회로 기판(210)은 외부 접속부들(joint sections)(216, 218)을 구비하고 상기 제2 회로 기판(230)은 내부 접속부(236)를 구비한다. 상기 외부 접속부들(216 및 218) 및 상기 내부 접속부(236)는 기계 힌지(242)를 형성하기 위하여 원통형 금속봉일 수 있는 조인트 축(joint axle)(240)에 의해 결합되는데, 이것은 상기 제1 및 제2 회로 기판들(210, 230)이 회전축(98)을 따라 서로에 대해 접히거나 펼쳐지도록 허용한다. 도시된 바와 같이, 상기 외부 접속부(218)는 상기 광학 힌지(1')의 제1 광요소(10')를 수납하기 위한 함몰부(recess)(220)를 구비하고, 상기 내부 접속부(236)는 상기 광학 힌지(1')의 제2 광요소(30')를 수납하기 위한 함몰부(238)를 구비한다. 이러한 방식으로, 상기 광학 힌지(1')는 사실상 두개의 개별 단편들로 형성된다: 제1 광요소(10') 및 제2 광요소(30'). 상기 제1 및 제2 광요소들(10', 30')의 상대적인 이동은 기계 힌지(242)에 의해 제어된다. 그러나, 상기 광학 힌지(1')의 기능은 도 1 내지 도 3에 도시된 광학 힌지(1)의 기능과 동일하다.
도 5a는 광학 힌지 장치(4")의 또 다른 실시예를 도시한 것이다. 도시된 바와 같이, 광학 힌지(1")는 광 도파로(10") 및 광 도파로(30")를 포함한다. 상기 광 도파로(10")는 상기 외부 접속부(218)상에 장착되고, 상기 광 도파로(30")는 실질적으로 상기 회전축(98)상에 위치한, 에어 갭(90)을 정의하기 위하여 내부 접속부(236)상에 장착된다. 상기 광 도파로들(10" 및 30")은 상기 광전자 장치들(100 및 120)간에 광링크를 제공하기 위하여 상기 광전자 장치들(100 및 120)에 각각 결합된다. 상기 광 도파로(10") 및 상기 광 도파로(30")가 도 5b에 도시된 바와 같이, 매우 얇은 박편으로 감축될 수 있거나 제거될 수 있다는 것은 주목되어야 한다. 상기 광 도파로들은 예를 들어 광섬유들일 수 있다.
도 2 및 도 4에 도시된 에어 갭(90)과 도 5a 및 도 5b에 도시된 에어 갭(90')이 광물질들의 2개의 밀집-희박 경계들에 의해 정의된다는 것은 주목되어야 한다. 이들 광물질들은 동일한 굴절률 또는 상이한 반사율들을 가질 수 있다. 상기 2개의 밀집-희박 경계들간의 광결합을 개선하기 위하여, 도 5c에 도시된 바와 같이, 상기 에어 갭(90, 90')에 굴절률 정합을 위한 유체(92)를 채우는 것이 가능하다.
도 3 내지 도 5c에 도시된 바와 같이, 상기 광링크를 사용하여, 통신 신호들은 한 회로 기판상의 광 송신기로부터 다른 회로 기판상의 광 수신기로 광 데이터의 형태로 전송될 수 있다. 따라서, 상기 광링크는 보통 핸드 헬드 전자 장치들에서 통신 신호들을 전송하는데 사용되는, 평면 케이블들을 대체하는데 사용될 수 있다. 도 6은 이동 전화 또는 통신기에서 제1 회로 기판(210) 및 제2 회로 기판(230)간에 신호들을 운반하는 가능한 방법을 도시한 것이다. 도시된 바와 같이, 상기 제1 회로 기판(210)은 키보드부(262) 및 통신 데이터 또는 신호들을 처리하기 위한 전화 엔진(264)을 구비하고, 상기 제2 회로 기판(230)은 디스플레이(260)를 구비한다. 상기 두 회로 기판들은 광-기계 힌지 시스템(도 3 내지 도 5c 참조)에 의해 함께 조인트된다. 광 송신기(110)와 광 수신기(120)를 광학적으로 연결하는 상기 광빔(102)을 사용하여, 광 데이터(300)는 상기 전화 엔진(264)으로부터 상기 디스플레이(260)로 운반될 수 있다. 전선들(250)을 사용하여, DC 전력(310)이 상기 제2 회로 기판(230)과 상기 디스플레이(260)에 제공될 수 있다. 상기 제2 회로 기판(230)으로부터 상기 제1 회로 기판(210)상의 상기 전화 엔진(264)으로, 피드백 신호 또는 역 데이터 흐름(320)을 운반하기 위하여 동일한 전선들(250)을 사용하는 것이 가능하다. 상기 피드백 신호(320)는 상기 DC 전력(310)의 상부의 작은 AC 신호들의 형태로 전기적으로 전송될 수 있다. 따라서, 도 6은 심지어 평면 케이블들이 제거되었을지라도, 한 회로 기판으로부터 다른 회로 기판을 통해 전기 신호들을 운반하는 원리를 도시한 것이다.
도 7은 광전자 장치를 광학 힌지의 광요소에 결합하는 다른 방법을 도시한 것이다. 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 광전자 장치를 상기 광요소의 공동(cavity)에 삽입하는 대신에, 도 7에 도시된 바와 같이, 프리즘과 같은 장치(70)가 상기 광요소(10)의 공동(12)에 삽입될 수 있다. 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 프리즘과 같은 장치(70)는 상기 광전자 장치(100)로부터 발생된광빔(102)을 에어 갭(90)쪽으로 유도하기 위한 반사면(72)을 구비한다.
도 8a 및 도 8b는 상기 광빔(102)과 상기 광-기계 힌지 시스템의 회전축(98)간의 관계를 도시한 것이다. 도 8a에 도시된 바와 같이, 광빔(102)은 상기 에어 갭(90)을 통해 한 광요소로부터 다른 광요소로 전송된다. 상기 광빔이 실질적으로 상기 회전축(98)과 일치하는 광로(112)를 따라 전송되는 경우, 상기 광빔은 회전각()(도 1 참조)에 상관없이, 고정점(O)에서 상기 광전자 장치(120)에 부딪친다. 그러나, 상기 광빔이 "비축(off-axis)" 광로(112')를 따라 전송되는 경우, 상기 광빔은 상기 고정점(O)으로부터 거리 r에 있는 점(O')에서 상기 광전자 장치(120)에 부딪친다. 도 8b에 도시된 바와 같이, 상기 점(O')의 위치는 원(150)을 따라 회전각()을 가지고 변화한다. 예를 들어, 어떤 회전각()에서, 상기 광 송신기(110)(도 8a)로부터 발생된 광빔은 상기 원(150)을 따라 배치된 광감지 요소(162)에 의해서만 수신될 수 있다. 그러나, 상기 광학 힌지의 상기 광요소들이 다른 90도만큼 서로에 대해 회전하는 경우, 상기 광빔은 상기 원(150)상의 광감지 요소(164)에 의해서만 수신될 수 있다. 따라서, 상기 원(150)상에 복수의 광감지 요소들을 배치함으로써, 상기 광학 힌지의 회전각들에 기초하여, 한 회로 기판내의 한 광 송신기로부터 다른 회로 기판상의 다른 광 수신기들로 광 데이터를 송신하는 것이 가능하다. 이 점에 있어서, 상기 전자 장치가 열리거나 닫힐 때 다른 기능을 가지도록 광학 힌지를 설계하는 것이 가능하다. 예를 들어, 상기 광학 힌지는 상기 전자 장치가 열릴 때 통신 데이터를 표시하기 위하여 상기 키보드 회로 기판을 상기 디스플레이 회로 기판에 연결하는데 사용될 수 있다. 그러나 상기 전자 장치가 닫힐 때, 동일한 광학 힌지가 상기 키보드 회로 기판을 개인용 컴퓨터에 접속시키는데 사용될 수 있다.
도 9a 및 도 9b는 볼조인트(ball-joint)의 형태로 구성될 수 있는, 광학 힌지(401)의 다른 실시예를 도시한 것이다. 도시된 바와 같이, 상기 광학 힌지(401)는 제1 광요소(410) 및 2차원 각 범위(angular range)에 걸쳐 상기 제1 광요소(410)에 대해 회전될 수 있는 제2 광요소(450)를 포함한다. 상기 제1 광요소(410)는 광물질로 형성되며 지지체(414)에 조인트된 구체(412)를 포함한다. 상기 구체(412)는 상기 제1 광요소가 제1 광 송수신기(418)에 광학적으로 결합되도록 허용하기 위하여 공동 또는 함몰부(416)를 구비한다. 상기 제2 광요소(450)는 지지체(454)에 의해 조인트된 반구체(452)를 포함한다. 또한 상기 반구체(452)는 제2 광 송수신기(458)에 광학적으로 결합된 공동(cavity) 또는 함몰부(456)를 구비한다. 상기 구체(412)의 면(422) 및 상기 반구체(452)의 내면(463)은 갭(490)을 정의하는데, 이것은 상기 제2 광요소(450)가 상기 제1 광요소(410)에 대해 회전하도록 허용한다. 상기 함몰부(416)는 광선들(502, 504, ..., 508)이 상기 구체(412)안으로 전송되도록 허용하기 위하여, 평탄하거나 만곡되어 있을 수 있는 면을 구비한다. 도 9a에 도시된 바와 같이, 광선들(504, 506)이 갭(490)을 통해 상기 제2 광 송수신기(458)에 직접 도달할 수 있는 반면에, 광선들(502, 508)은 상기 제2 광 송수신기(458)에 도달하기 전에 상기 면(422)에 의해 반사된다. 상기 제2 광요소(450)가 도 9b에 도시된 바와 같이 각 β만큼 회전될 때, 광선들(507, 509)은 상기 갭(490)을 통해 상기 제2 광 송수신기(458)에 도달할 수 있는 반면에, 광선들(503, 505)은 상기 제2 광 송수신기(458)에 도달하기 전에 상기 구면(422)에 의해 반사된다. 상기 제1 광요소(410)와 상기 제2 광요소(450)간의 광 결합 효율을 증가시키기 위하여, 상기 구면(422)의 일부분을 은도금하는 것이 가능하다. 상기 면(422)의 은도금된 부분은 참조번호 424로 표시된다. 유사하게 다른 기능들을 달성하기 위하여 다른 파장들을 갖는 광선들을 송신 및/또는 수신하기 위한 부가적인 광전자 송신기들 및/또는 수신기들을 부가하는 것이 또한 가능하다.
상술된 바와 같이, 상기 광학 힌지 및 상기 광학 힌지 장치는 단방향 데이터 전송 또는 양방향 데이터 전송을 위해 사용될 수 있다. 양방향 데이터 전송이 사용되는 경우, 상기 힌지의 상태를 감시하는 것은 용이하다. 예를 들어, 상기 제2 회로 기판의 상기 광 전자 장치에 의해 수신된 조도를 나타내기 위하여 상기 제2 회로 기판으로부터 상기 제1 회로 기판으로 피드백 신호가 운반될 수 있다. 상기 힌지가 파괴되거나 손상되는 경우, 전력을 줄이도록 야기하기 위하여 제1 회로 기판으로 "저 광(low light)" 메시지가 운반될 수 있다. 따라서, 손상때문에 상기 광학 힌지로부터 광이 탈출할 수 있는 경우조차 눈 안전 보호가 달성된다. 더욱이, 상기 광 송신기와 상기 광 수신기간의 광로들은 매우 짧게 형성될 수 있기 때문에, 광 데이터를 전송하는데 사용되는 조도(light level)는 상기 전자 장치의 눈 안전 양상을 개선하기 위하여 매우 낮게 유지될 수 있다. 또한 저 조도(low light level)는 배터리 전력을 절약하는 이점을 갖는다.
상기 광학 힌지와 상기 광학 힌지 장치는 데이터 전송 용량에 어떤 실질적인한계를 가지고 있지 않다. 몇몇 특성들은 상기 광 송신기 요소와 상기 광 수신기 요소로부터 유래된다. 더욱이, 상기 광학 힌지는 조명 목적을 위하여 광을 전도하는데 사용될 수 있다.
도 1 내지 도 8b와 관련하여 취해진 설명이 상기 광학 힌지와 상기 광학 힌지 장치의 원리를 증명하는데만 사용된다는 것은 주목되어야 한다. 이 교시를 가지고, 개시된 원리를 벗어남없이 다양한 변경들을 행하는 것이 가능하다. 예를 들어, 상기 광빔(102)이 면(20) 및 면(40)에서 밀집-희박 경계와 충돌할 때 상기 광빔(102)은 내부 전반사되는 것이 바람직하다. 요망되는 경우, 상기 면(20)과 상기 면(40)은 은도금되는 것이 가능하다. 상기 제1 광요소(10)와 상기 제2 광요소(30)는 유리 또는 투명한 플라스틱 또는 관심 파장에 대해 투과적인 어떤 적합한 물질로 형성될 수 있다. 상기 광 도파로들(10" 및 30")은 도 5a에 도시된 바와 같이, L자 모양일 수 있지만, 상기 광 도파로들은 다르게 일직선이거나 구부러질 수 있다. 상기 광 도파로들은 광섬유들 또는 단순히 플라스틱이나 유리의 단편으로 형성될 수 있다. 더욱이, 상기 면(20)(도 2)은 구면이거나 비구면일 수 있다.
본 발명이 본 발명의 바람직한 실시예들에 대해 설명되었을지라도, 본 발명의 형태 및 상세에서 상기한 것 및 다양한 다른 변경들, 생략들 및 변형이 본 발명의 정신 및 범위를 벗어남없이 행해질 수 있다는 것은 당업자에 의해 이해될 것이다.

Claims (62)

  1. 광빔(102)을 제공할 수 있는 제1 광전자 장치(100) 및 제2 광전자 장치(120)간에 광링크를 제공하기 위한 광학 힌지(optical hinge)(1)에 있어서,
    제1 밀집-희박(dense-rare) 경계면(18) 및 제1 공동(cavity)(12)을 구비하는 제1 광요소(10); 및
    제2 밀집-희박 경계면(48) 및 제2 공동(32)을 구비하는 제2 광요소(30)를 포함하고,
    상기 제1 공동(12)은 상기 광빔이 상기 제1 공동(12)을 통해 상기 제1 밀집-희박 경계면 쪽으로 전송되도록 허용하기 위하여, 상기 제1 광요소를 상기 제1 광전자 장치에 광학적으로 결합하고,
    상기 제2 공동(32)은 상기 제2 광요소를 상기 제2 광전자 장치(120)에 광학적으로 결합하며,
    상기 제2 광요소는 상기 제1 광요소에 관해 회전축(98)을 따라 회전각(2)으로 회전시킬 수 있고, 상기 광빔이 상기 제2 광전자 장치에 도달하기 위하여 상기 제2 공동쪽으로 상기 제1 밀집-희박 경계면, 갭(90) 및 상기 제2 밀집-희박 경계면을 통해 전송되도록 허용하기 위하여, 상기 제1 밀집-희박 경계면은 상기 제1 광요소 및 상기 제2 광요소간의 상기 갭(90)을 정의하도록 상기 제2 밀집-희박 경계면에 인접하여 위치하는 것을 특징으로 하는 광학 힌지.
  2. 제1항에 있어서, 상기 광빔은 제1 광로(110)를 따라 상기 제1 공동으로부터 전송되고, 상기 제1 광요소는 상기 제1 광로를 따라 전송되는 상기 광빔을 상기 제1 광로와는 다른 제2 광로(112)를 따라 상기 갭쪽으로 유도하기 위한 광로 변경 수단(20)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 힌지.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제2 광요소는 상기 제2 광로를 따라 전송된 상기 광빔을 상기 제2 광로와는 다른 제3 광로(114)를 따라 상기 제2 공동쪽으로 유도하기 위한 추가 광로 변경 수단(40)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 힌지.
  4. 제2항에 있어서, 상기 광로 변경 수단은 반사면을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 힌지.
  5. 제4항에 있어서, 상기 반사면은 내부 전반사면인 것을 특징으로 하는 광학 힌지.
  6. 제3항에 있어서, 상기 추가 광로 변경 수단은 반사면을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 힌지.
  7. 제6항에 있어서, 상기 추가 반사면은 내부 전반사면인 것을 특징으로 하는 광학 힌지.
  8. 제2항에 있어서, 상기 제1 공동은 상기 광빔이 상기 제1 광로를 따라 전송되기 전에 상기 광빔을 집속하기 위한 곡면(14)을 구비하는 것을 특징으로 하는 광학 힌지.
  9. 제8항에 있어서, 상기 곡면은 구면인 것을 특징으로 하는 광학 힌지.
  10. 제4항에 있어서, 상기 반사면은 상기 광빔을 상기 제2 광로쪽으로 유도하면서 상기 광빔을 집속하기 위한 곡면인 것을 특징으로 하는 광학 힌지.
  11. 제10항에 있어서, 상기 곡면은 구면인 것을 특징으로 하는 광학 힌지.
  12. 제1항에 있어서, 상기 제2 광요소가 상기 회전축을 따라 상기 제1 광요소에 대해 회전하도록 허용하기 위하여, 상기 제1 광요소는 적어도 하나의 소켓(22, 24)을 구비하고 상기 제2 광요소는 상기 소켓에 기계적으로 맞물리는 적어도 하나의 스터드(stud)(42, 44)를 구비하는 것을 특징으로 하는 광학 힌지.
  13. 제2항에 있어서, 상기 제2 광로는 실질적으로 상기 회전축과 일치하는 것을 특징으로 하는 광학 힌지.
  14. 제2항에 있어서, 상기 제2 광로는 실질적으로 상기 회전축에 평행하고 상기 회전축으로부터 어떤 거리를 두고 있으며, 상기 제2 광전자 장치는 상기 회전각에 따라 상기 광빔을 수신하도록 상이한 영역 섹션들을 구비하는 것을 특징으로 하는 광학 힌지.
  15. 제1항에 있어서, 상기 갭은 에어 갭(air gap)인 것을 특징으로 하는 광학 힌지.
  16. 제1항에 있어서, 상기 갭은 굴절률 정합(index matching)을 통해 상기 제1 밀집-희박 경계면을 상기 제2 밀집-희박 경계면에 광학적으로 결합하기 위한 유체(fluid)로 채워져 있는 것을 특징으로 하는 광학 힌지.
  17. 광빔을 제공할 수 있는 제1 광전자 장치(100)를 구비한 제1 회로 기판(210) 및 제2 광전자 장치(120)를 구비한 제2 회로 기판(230)간에 광링크를 제공하기 위한 광학 힌지 장치(4)에 있어서,
    상기 제2 회로 기판이 회전축을 따라 상기 제1 회로 기판에 대해 회전하도록 허용하기 위하여, 상기 제1 회로 기판은 상기 제2 회로 기판에 기계적으로 연결되고,
    상기 광학 힌지 장치는,
    상기 제1 회로 기판상에 장착된 제1 광요소(10); 및
    상기 제2 회로 기판상에 장착된 제2 광요소(30)를 포함하며,
    상기 제1 광요소는 제1 밀집-희박 경계면(18)을 구비하고, 상기 제2 광요소는 갭(90)을 정의하는, 상기 제1 밀집-희박 경계면에 근접한 제2 밀집-희박 경계면(48)을 구비하며, 상기 제1 광요소는 상기 광빔을 상기 갭을 통해 상기 제2 광요소로 전송하기 위하여 상기 광빔을 수신하도록 상기 제1 광전자 장치에 광학적으로 결합되고, 상기 제2 광요소는 상기 광빔을 상기 제2 광전자 장치로 전송하기 위하여 상기 제2 광전자 장치에 광학적으로 결합되는 것을 특징으로 하는 광학 힌지 장치.
  18. 제17항에 있어서, 상기 갭은 실질적으로 상기 회전축에 위치하는 것을 특징으로 하는 광학 힌지 장치.
  19. 제17항에 있어서, 상기 갭은 에어 갭인 것을 특징으로 하는 광학 힌지 장치.
  20. 제17항에 있어서, 상기 갭은 굴절률 정합(index matching)을 통해 상기 제1 밀집-희박 경계면을 상기 제2 밀집-희박 경계면에 광학적으로 결합하기 위한 유체(fluid)로 채워져 있는 것을 특징으로 하는 광학 힌지 장치.
  21. 제17항에 있어서, 상기 제1 광요소는,
    제1 공동(12); 및
    제1 광로 변경 수단(20)을 포함하고,
    상기 제1 공동(12)은 상기 광빔이 제1 광로를 따라 상기 제1 공동을 통해 전송되도록 허용하기 위하여, 상기 제1 광요소를 상기 제1 광전자 장치에 광학적으로 결합하고,
    상기 제1 광로 변경 수단(20)은 상기 광빔을 상기 제1 광로로부터 상기 갭을 통해 제2 광로를 따라 유도하며, 상기 제2 광요소는, 상기 광빔이 제3 광로를 따라 제2 공동내의 상기 제2 광전자 장치에 도달하도록 허용하기 위하여 상기 에어 갭을 통해 전송되는 상기 광빔을 상기 제2 광요소내의 상기 제2 공동쪽으로 방향을 변경시키기 위한 제2 광로 변경 수단(40)을 구비하는 것을 특징으로 하는 광학 힌지 장치.
  22. 제21항에 있어서, 상기 제1 광로 변경 수단은 반사면을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 힌지 장치.
  23. 제21항에 있어서, 상기 제1 광로 변경 수단은 내부 전반사면을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 힌지 장치.
  24. 제21항에 있어서, 상기 제2 광로 변경 수단은 반사면을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 힌지 장치.
  25. 제21항에 있어서, 상기 제2 광로 변경 수단은 내부 전반사면을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 힌지 장치.
  26. 제21항에 있어서, 상기 제1 공동은 상기 광빔이 상기 제1 광로를 따라 전송되기 전에 상기 광빔을 집속하기 위한 구면을 구비하는 것을 특징으로 하는 광학 힌지 장치.
  27. 제22항에 있어서, 상기 반사면은 상기 광빔을 상기 제2 광로쪽으로 유도하면서 상기 광빔을 집속하기 위한 구면을 구비하는 것을 특징으로 하는 광학 힌지 장치.
  28. 제21항에 있어서, 상기 제2 광로는 실질적으로 상기 회전축과 일치하는 것을 특징으로 하는 광학 힌지 장치.
  29. 제21항에 있어서, 상기 제2 광로는 실질적으로 상기 회전축에 평행한 것을 특징으로 하는 광학 힌지 장치.
  30. 제21항에 있어서, 상기 제1 회로 기판은 적어도 하나의 장착 핀(pin)을 구비하고 상기 제1 광요소는 상기 제1 광요소를 상기 제1 회로 기판에 장착하기 위한 상기 장착 핀들과 맞물리는 적어도 하나의 장착 구멍을 구비하는 것을 특징으로 하는 광학 힌지 장치.
  31. 제21항에 있어서, 상기 광빔은 통신 데이터를 운반할 수 있고, 상기 제1 회로 기판이 상기 광빔을 통해 통신 데이터를 전송함으로써 상기 제2 회로 기판과 통신하도록 허용하기 위하여, 상기 제1 회로 기판은 상기 제1 광전자 장치에 연결되는 데이터 선들을 더 포함하며, 상기 제2 회로 기판은 상기 제2 광전자 장치에 연결되는 데이터 선들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 힌지 장치.
  32. 제21항에 있어서, 상기 제1 광전자 장치는 광 방출기를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 힌지 장치.
  33. 제21항에 있어서, 상기 제1 광전자 장치는 광 송수신기를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 힌지 장치.
  34. 제21항에 있어서, 상기 제2 광전자 장치는 광센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 힌지 장치.
  35. 제21항에 있어서, 상기 제2 광전자 장치는 추가 광빔을 상기 제1 광전자 장치로 전송할 수 있는 광 송수신기를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 힌지 장치.
  36. 제21항에 있어서, 상기 광빔은 적외선 주파수들의 광파들을 운반하는 것을 특징으로 하는 광학 힌지 장치.
  37. 제21항에 있어서, 상기 제1 광요소는 광도파로를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 힌지 장치.
  38. 제21항에 있어서, 상기 제2 광요소는 광도파로를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 힌지 장치.
  39. 광링크를 제공하기 위한 광-기계 장치에 있어서,
    상기 광링크를 통해 광빔(102)을 제공하기 위한 제1 광전자 장치(100);
    상기 광링크를 통해 상기 광빔을 수신하기 위한 제2 광전자 장치(120); 및
    상기 광빔을 상기 제1 광전자 장치로부터 상기 제2 광전자 장치로 안내하고 상기 제1 광전자 장치와 상기 제2 광전자 장치간의 상기 광빔의 전송동안 상기 광링크의 회전성을 제공하기 위한 광학 힌지(1)를 포함하며,
    상기 광학 힌지는 제2 광요소에 광학적으로 연결된 제1 광요소를 포함하고 상기 제1 광요소는 상기 광링크의 회전성을 제공하기 위하여 상기 제2 광요소에 대해 회전가능한 것을 특징으로 하는 광-기계 장치.
  40. 제39항에 있어서, 상기 제1 광요소는 상기 광요소들 중 하나의 광요소의 적어도 하나의 대응하는 소켓(22, 24)에 삽입된 상기 광요소들 중 다른 하나의 광요소의 적어도 하나의 스터드(42, 44)에 의해 또한 상기 제2 광요소에 기계적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 광-기계 장치.
  41. 제40항에 있어서, 상기 적어도 하나의 스터드와 상기 적어도 하나의 대응하는 소켓은 상기 광빔에 대해 광학적으로 투과적인 것을 특징으로 하는 광-기계 장치.
  42. 제39항에 있어서, 상기 제2 광요소가 상기 제1 광요소에 대해 회전하도록 허용하기 위하여, 상기 제1 광요소는 적어도 하나의 소켓(22, 24)을 구비하고 상기 제2 광요소는 상기 소켓에 기계적으로 맞물리는 적어도 하나의 스터드(42, 44)를 구비하는 것을 특징으로 하는 광-기계 장치.
  43. 제39항에 있어, 상기 제1 광요소(10')는 적어도 하나의 축(240)에 의해 제1 객체(210)에 연결된 제2 객체(230)상에 수납된 상기 제2 광요소(30')에 면하는 상기 제1 객체(210)상에 수납되는 것을 특징으로 하는 광-기계 장치.
  44. 제39항에 있어서, 상기 제1 광요소(10')와 상기 제2 광요소(30')는 각각 제1 객체(210)와 제2 객체(230)의 접속부들(218, 236)내의 함몰부들(recesses)(220, 238)에 수납되는 것을 특징으로 하는 광-기계 장치.
  45. 제41항에 있어서, 상기 제1 광요소(10')와 상기 제2 광요소(30')는 각각 제1 객체(210)와 제2 객체(230)의 접속부들(218, 236)내의 함몰부들(recesses)(220, 238)에 수납되는 것을 특징으로 하는 광-기계 장치.
  46. 제43항에 있어서, 상기 제1 광요소(10")와 상기 제2 광요소(30")는 에어 갭(90')에 의해 광학적으로 연결된 광도파로들을 포함하는 것을 특징으로 하는 광-기계 장치.
  47. 제43항에 있어서, 상기 제1 광요소(10")와 상기 제2 광요소(30")는 유체에 의해 광학적으로 연결된 광도파로들을 포함하는 것을 특징으로 하는 광-기계 장치.
  48. 제39항에 있어서, 상기 광링크의 회전에 따라 상기 광빔을 수신하기 위한 하나 이상의 부가적인 광전자 장치들(162, 164)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광-기계 장치.
  49. 제48항에 있어서, 상기 제1 광전자 요소(410)와 상기 제2 광전자 요소(450)중 하나는 함께 볼조인트(ball-joint)(401)를 형성하는 것을 특징으로 하는 광-기계 장치.
  50. 제39항에 있어서, 상기 제1 광전자 장치(100)에 의해 제공된 상기 광빔(102)과 다른 파장의 부가적인 광빔을 전송하고 수신하기 위한 하나 이상의 부가적인 광전자 장치들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광-기계 장치.
  51. 광링크를 통해 광빔(102)을 제공하기 위한 제1 광전자 장치(100)와 상기 광링크를 통해 상기 광빔을 수신하기 위한 제2 광전자 장치(120)간에 상기 광링크를 제공하기 위한 광-기계 장치에 있어서,
    제1 광요소(10)는 제2 광요소에 대해 상기 제1 광요소(10)의 회전성에 의해 상기 제2 광요소에 광학적으로 연결되고,
    상기 제1 광전자 장치와 상기 제2 광전자 장치간의 상기 광빔의 전송동안 상기 제1 광요소 및 상기 제2 광요소는 함께 상기 광링크의 회전성을 제공하기 위한 광학 힌지(1)를 형성하는 것을 특징으로 하는 광-기계 장치.
  52. 제51항에 있어서, 상기 제1 광요소는 상기 광요소들 중 하나의 광요소의 적어도 하나의 대응하는 소켓(22, 24)에 삽입된 상기 광요소들 중 다른 하나의 광요소의 적어도 하나의 스터드(42, 44)에 의해 상기 제2 광요소에 기계적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 광-기계 장치.
  53. 제52항에 있어서, 상기 적어도 하나의 스터드 및 상기 적어도 하나의 대응하는 소켓에서 상기 광빔에 대한 광투과성에 의해 특징지워지는 광-기계 장치.
  54. 제51항에 있어서, 상기 제2 광요소가 상기 제1 광요소에 대해 회전하도록 허용하기 위하여, 상기 제1 광요소는 적어도 하나의 소켓(22, 24)을 구비하고 상기 제2 광요소는 상기 소켓에 기계적으로 맞물리는 적어도 하나의 스터드(42, 44)를 구비하는 것을 특징으로 하는 광-기계 장치.
  55. 제51항에 있어서, 상기 제1 광요소(10')는 적어도 하나의 축(240)에 의해 제1 객체(210)에 연결된 제2 객체(230)상에 수납된 상기 제2 광요소(30')에 면한 상기 제1 객체(210)상에 수납되는 것을 특징으로 하는 광-기계 장치.
  56. 제51항에 있어서, 상기 제1 광요소(10')와 상기 제2 광요소(30')는 각각 제1 객체(210)와 제2 객체(230)의 접속부들(218, 236)내의 함몰부들(recesses)(220, 238)에 수납되는 것을 특징으로 하는 광-기계 장치.
  57. 제52항에 있어서, 상기 제1 광요소(10')와 상기 제2 광요소(30')는 각각 제1 객체(210)와 제2 객체(230)의 접속부들(218, 236)내의 함몰부들(recesses)(220, 238)에 수납되는 것을 특징으로 하는 광-기계 장치.
  58. 제55항에 있어서, 상기 제1 광요소(10")와 상기 제2 광요소(30")는 에어 갭(90')에 의해 광학적으로 연결된 광도파로들을 포함하는 것을 특징으로 하는 광-기계 장치.
  59. 제55항에 있어서, 상기 제1 광요소(10")와 상기 제2 광요소(30")는 유체에 의해 광학적으로 연결된 광도파로들을 포함하는 것을 특징으로 하는 광-기계 장치.
  60. 제51항에 있어서, 상기 광링크의 회전에 따라 상기 광빔을 수신하기 위한 하나 이상의 부가적인 광전자 장치들(162, 164)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광-기계 장치.
  61. 제60항에 있어서, 상기 제1 광전자 요소(410)와 상기 제2 광전자 요소(450)는 함께 볼조인트(ball-joint)(401)를 형성하는 것을 특징으로 하는 광-기계 장치.
  62. 제51항에 있어서, 상기 제1 광전자 장치(100)에 의해 제공된 상기 광빔(102)과 다른 파장의 부가적인 광빔을 전송하고 수신하기 위한 하나 이상의 부가적인 광전자 장치들을 포함하는 것을 특징으로 하는 광-기계 장치.
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