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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen
optischen Verbinder und dessen Anwendung auf die Übertragung von
Videosignalen.
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Derzeit werden verschiedene Technologien für optische
Verbinder verwendet.
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Die beiliegende Figur 1 zeigt im Schnitt entlang einer
Längsachse OX ein bekanntes optisches Verbindungssystem mit
einem optischen Kontakt vom Pumpentyp. Diese Technologie wird
insbesondere für die Verkabelung von Städten mit
Lichtleitfasern verwendet. Das Verbindungssystem enthält zwei zueinander
komplementäre Verbindungselemente, ein Steckerelement 10 und
ein dazu komplementäres Buchsenelement 20. Das Steckerelement
10 besitzt entlang einer Längsachse OX ein Endstück 11 mit
einer Feder 12. Im Zentrum des Endstücks 11 ist eine
Lichtleitfaser 13 gleicher Achse dicht befestigt. Ein Metallteil 14
hält die Anordnung mechanisch zusammen. Das Buchsenelement 20
enthält entlang einer Längsachse OX eine zentral liegende
Lichtleitfaser 21, die in ein Endstück gleicher Abmessungen
wie das Endstück des Steckerelements dicht eingesetzt ist,
wobei dieses Endstück ein Führungsglied 22 enthält, das das
Steckerelement zentrieren soll, wenn die Verbindung
hergestellt wird.
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Diese Technologie wird gut beherrscht, und die Montage
der optischen Kontakte erfordert nur wenig Werkzeug und kann
von jedem ausgebildeten Techniker durchgeführt werden. Bei
einer Lichtleitfaser mit kleinem Durchmesser muß man jedoch
die beiden Fasern 13 und 21 bis auf einige Bruchteile eines
Mikrometers genau axial und in Längsrichtung ausrichten.
Außerdem bringt ein solcher Verbindertyp aufgrund des geringen
Durchmessers des Lichtstrahls Probleme mit der Reinheit, da
dieser Verbindungstyp schon gegen kleinste Staubteilchen im
optischen Weg anfällig ist.
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Die beiliegende Figur 2 zeigt im Schnitt entlang einer
Längsachse OX ein anderes bekanntes Verbindungssystem für
Lichtleiter mit einem eine Linse enthaltenden optischen
Kontakt. Eine derartige Verbindung wird insbesondere für
militärische Anwendungen verwendet. Die Verbindung besteht aus einem
Steckerelement 30 und einem Buchsenelement 40, die je eine
zentrale Lichtleitfaser 31, 41 gleicher Achsausrichtung
enthalten. Am Ende jeder Lichtleitfaser 31, 41 und in deren
Verlängerung ist eine optische Linse mit Streuwirkung 32, 42
befestigt. Jede Linse 32, 42 erweitert den von der
Lichtleitfaser kommenden Lichtstrahl, wodurch es möglich ist, die
Probleme der optischen Ausrichtung und des Schmutzes im optischen
Pfad zu verringern. Diese Technologie ist weniger empfindlich
hinsichtlich der Positionierung der Lichtleitfaser und der
Sauberkeit des optischen Kontakts als die Kontakttechnologie
vom Pumpentyp gemäß Figur 1. Die Lage der Lichtleitfaser
bezüglich der optischen Linse muß aber perfekt sein. Die
Verkabelung der Lichtleitfaser kann also nur beim Hersteller des
optischen Verbindungselements erfolgen. Andererseits erfordert
das Polieren und das Ankleben der Faser an die optische Linse
ein sehr spezielles und teures Werkzeug, das nur der
Hersteller besitzt.
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Schließlich zeigt die beiliegende Figur 3 im Schnitt
ein drittes bekanntes optisches Verbindungssystem mit einem
optischen Kontakt mit Linse sowie mit einer Haube. Wenngleich
diese Technik der der Figur 2 nahekommt, besitzt hier jedes
der Steckerelemente außerdem vor jeder der optischen Linsen
31, 32 eine äußere Glashaube 33, 34, die die Linse schützt.
Der optische Kontakt ist somit dicht und die Reinigung wird
vereinfacht. Die Positionierung der Lichtleitfaser bezüglich
der optischen Linse ist aber ebenso delikat wie für das
optische Verbindungssystem aus Figur 2.
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Da eine optische Verbindung im allgemeinen lösbar sein
soll, werden die optischen Verbindungselemente oft betätigt,
was den für die optische Verbindung mit einem komplementären
optischen Verbindungselement bestimmten optischen Kontakt
verschlechtert. Unter diesen Bedingungen ist es notwendig, die
optischen Verbindungselemente auszutauschen, und hierzu ist es
in den verschiedenen bekannten Technologien von optischen
Verbindern notwendig, das Lichtleitfaserkabel abzuschneiden.
Der Anschluß der Lichtleitfaser an das Austauschverbinderteil
erfordert dann ein spezielles Werkzeug und qualifiziertes
Personal.
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Ziel der Erfindung ist es, dieses Problem ohne
spezielles Werkzeug und ohne Mitwirkung eines Spezialisten zu
lösen und ein optisches Verbindungssystem anzugeben, dessen
Montage einfach ist und das die Probleme der Positionierung
der Lichtleitfaser und der Sauberkeit des optischen Kontakts
löst. Hierzu betrifft die Erfindung ein optisches
Verbindungssystem, in dem ein optisches Verbindungselement eine modulare
und demontierbare Struktur besitzt, die es ermöglicht,
innerhalb eines Verbindungselements den Anschluß eines Kabels mit
mindestens einer Lichtleitfaser zu trennen von der Übertragung
des Lichtstrahls in Höhe der optischen Verbindung mit einem
komplementären Verbindungselement.
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Hierzu enthält ein Verbindungselement zwei getrennte
Teile, die in einem dritten Teil mit Hilfe eines eine Hülse
bildenden Führungssystems positioniert sind, so daß zwei
getrennte optische Kontakte erhalten werden.
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Die beiden Teile sind zum Anschluß der Lichtleitfaser
eines Kabels bzw. zur optischen Verbindung mit einem
komplementären Verbindungselement bestimmt.
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Der für die optische Verbindung mit einem
komplementären Verbindungselement bestimmte Teil ist dann ein
Austauschteil, das im Fall einer Verschlechterung des für die optische
Verbindung bestimmten optischen Kontakts ausgetauscht werden
kann, ohne daß die Lichtleitfaser in Höhe des Kabels
manipuliert werden müßte.
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Der Verbinder gemäß der Erfindung ist in Anspruch 1
definiert. Ein solcher optischer Verbinder enthält mindestens
drei getrennte Teile A, B, C, wobei das Teil A zum Anschluß
des Kabels mit mindestens einer Lichtleitfaser bestimmt ist
und einen optischen Kontakt (AO) enthält, der auf einem
kalibrierten Endstück montiert ist, welches zum Anschluß der
Lichtleitfaser des Kabels bestimmt ist. Das Teil B ist ein
Austauschteil, das für die Übertragung eines Lichtstrahls
bestimmt ist und eine Lichtleitfaser enthält, die mit einem
Ende (BO) in einem zum Endstück des Teils A identischen
kalibrierten Endstück befestigt ist und in Flucht zum Endstück des
Teils A gelangen soll, während das zweite Ende einen optischen
Kontakt enthält, der die optische Verbindung mit einem
komplementären Verbindungselement herstellen soll. Das Teil C
enthält ein kalibriertes Führungssystem, das die kalibrierten
Endstücke der Teile A und B aufnimmt, ihre jeweiligen Enden
miteinander in Berührung bringt und eine sehr genaue koaxiale
Fluchtung der Endstücke der Teile A und B bis auf einige
Bruchteile eines Mikrometers bewirkt.
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Andere Besonderheiten und Vorteile der Erfindung gehen
aus der nachfolgenden, nicht beschränkend zu verstehenden
Beschreibung eines Ausführungsbeispiels mit Hilfe der
beiliegenden Zeichnungen hervor.
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Die bereits erwähnte Figur 1 zeigt im Schnitt ein
bekanntes optisches Verbindungssystem mit einem optischen
Kontakt vom Pumpentyp.
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Die bereits erwähnte Figur 2 zeigt im Schnitt ein
bekanntes optisches Verbindungssystem, dessen optischer
Kontakt eine Linse besitzt.
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Die bereits erwähnte Figur 3 zeigt im Schnitt ein
bekanntes optisches Verbindungssystem, dessen optischer
Kontakt eine Linse und eine Haube besitzt.
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Figur 4 zeigt im Schnitt entlang einer Längsachse OX
ein erfindungsgemäßes optisches Verbindungselement.
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Figur 5 zeigt schematisch ein Beispiel für die Montage
eines erfindungsgemäßen Verbindungselements.
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Figur 6 zeigt ein gemischtes dreiaxiales optisches
Kabel.
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Figur 7 zeigt im Teilschnitt entlang einer Längsachse
OX ein Beispiel der Verwendung des erfindungsgemäßen
Verbindungssystems bei der Übertragung von Videosignalen.
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Die nachfolgende Beschreibung bezieht sich auf ein
Element des Verbindungssystems. Natürlich ist es zur
Herstellung einer optischen Verbindung notwendig, ein zweites, dem
ersten Element komplementäres Verbindungselement zu verwenden,
das eine ähnliche Struktur besitzen kann und aus drei
getrennten Teilen besteht.
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Figur 4 zeigt im Schnitt entlang einer Längsachse OX
ein optisches Verbindungselement gemäß der Erfindung. Dieses
Element enthält drei getrennte Teile A, B und C, wie dies
Figur 4 zeigt. Das Teil A ist zum Anschluß der Lichtleitfaser
eines optischen Kabels an ein Endstück bestimmt. Es enthält
einen optischen Kontakt AO vom Pumpentyp, der auf einem zur
Längsachse OX ausgerichteten und sehr genau kalibrierten
Endstück 41 montiert ist, um eine axiale Positionierung der
Lichtleitfaser 42 bis auf Bruchteile von Mikrometern zu
erlauben. Die Lichtleitfaser 42 wird im Endstück positioniert und
festgeklebt gemäß einer prinzipiell bekannten Methode.
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Das Teil B ist ein Austauschteil, das die optische
Verbindung des Elements mit einem komplementären
Verbindungselement herstellen soll. Dieses Teil B enthält in seinem
Zentrum entlang einer Längsachse OX eine zentrale Lichtleitfaser
43 koaxial zu dieser Achse, wobei ein Ende BO in ein
kalibriertes Endstück 44 identisch dem Endstück 41 des Teils A
eingeklebt ist, während das andere Ende an einer
Linsenvorrichtung 45 befestigt ist, die die Divergenz des Lichtstrahls
bei der optischen Verbindung gewährleistet. Die Art, wie die
Lichtleitfaser montiert, festgeklebt und bezüglich der Linse
positioniert wird, ist prinzipiell bekannt.
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Das Teil C ist der Körper des Verbinders und hat eine
Drehsymmetrie um die Längsachse OX. Dieses Teil C bildet eine
axiale offene Höhlung 46, die zur Aufnahme der Teile A und B
bestimmt ist, so daß deren jeweilige Endstücke 41 und 44 in
Kontakt geraten. Im Inneren der Höhlung befindet sich ein
kalibriertes Führungsglied 47, das die Endstücke 41 und 44 der
Teile A und B mit hoher Genauigkeit von einigen Bruchteilen
eines Mikrometers in Flucht bringen kann.
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Figur 5 zeigt ein schematisches Beispiel für die
Montage eines erfindungsgemäßen Verbindungselements. Die Teile A
und B werden im Körper des Verbinders C positioniert und durch
Befestigungsmittel festgehalten. In Figur 5 ist das Teil A
gezeigt, wie es durch eine Schraubvorrichtung 48 in seiner
Lage festgelegt ist. Das Teil B besitzt ein Gewinde 49, um in
dem Körper des Verbinders C eingeschraubt zu werden, der ein
entsprechendes Gewinde 50 besitzt. Zwei Nuten 51 sind für das
Spannwerkzeug vorgesehen.
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Das erfindungsgemäße optische Verbindungssystem kann
alleine oder in Kombination mit einem oder mehreren
elektrischen Verbindungssystemen verwendet werden. Dieser Fall tritt
insbesondere beim Anschluß eines gemischt elektrisch und
optischen Kabels auf, das beispielsweise eine dreiaxiale Struktur
haben und eine zentrale Lichtleitfaser enthalten kann.
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Das erfindungsgemäße optische Verbindungssystem kann
insbesondere für die Übertragung der Signale zwischen einem
Kamerakopf und der Steuereinheit der Kamera über eine
Lichtleitfaser verwendet werden, insbesondere für das künftige
hochauflösende Fernsehen (TVHD).
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Die Übertragung der Fernsehsignale erfolgt nämlich im
allgemeinen über dreiaxiale elektrische Kabel. Für das
hochauflösende Fernsehen ist dieser Kabeltyp wegen der großen
Dämpfung bei hohen Frequenzen jedoch ungeeignet, und es ist
besser, eine Lichtleitfaser zur Übertragung der Breitband-
Videosignale zu verwenden. Elektrische Verbindungen sind aber
ebenfalls erforderlich, um den Speisestrom für die Kamera und
Notfall-Dienstsignale zu übertragen sowie um das Kabel zu
erden.
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Eine besonders für diesen Anwendungsfall geeignete
Struktur ist in Figur 6 gezeigt. Sie besteht darin, ein
dreiaxiales
gemischt elektrisches und optisches Kabel zu verwenden,
d.h. ein Kabel mit einer dreiaxialen Struktur, die entlang
einer gemeinsamen zentralen Achse mindestens drei
konzentrische und ineinander verschachtelte rohrförmige elektrische
Leiter C1, C2, C3 verwendet, die durch Isolierrohre 11, 12, 13
voneinander getrennt sind. Diese dreiaxiale Struktur enthält
eine zentrale Lichtleitfaser FO gleicher Achse, die von einer
Hülle G umgeben ist. Eine Außenhülle GE schützt die ganze
Struktur des Kabels.
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Um den Anschluß zwischen dem Kamerakopf und der
Kontrolleinheit der Kamera herzustellen, ist der Anschluß der
Lichtleitfaser in Höhe des Verbinders besonders empfindlich
(Stecker am Kabel oder Sockel an der Kamera). Verwendet man
ein gemischt elektrisches und optisches Verbindungssystem, in
dem der optische Verbindungsteil erfindungsgemäß ausgebildet
ist, dann kann der Anschluß ohne besondere Vorkehrungen
hergestellt werden, d.h. daß kein komplexes Werkzeug und keine
Einsendung ins Werk im Fall einer Kundendienstwartung
notwendig ist.
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Figur 7 zeigt einen Teilschnitt entlang einer
Längsachse OX durch ein Anwendungsbeispiel des Verbindungssystems
auf die Verbindung eines gemischten dreiaxialen und optischen
Kabels, wobei der optische Verbindungsbereich erfindungsgemäß
ausgebildet ist.
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Um die Verbindung der auf dem gemischten drei axialen
und optischen Kabel übertragenen optischen und elektrischen
Signale zu gewährleisten, besitzt das gemischte elektrische
und optische Verbindungselement gemäß Figur 7 ein optisches
Verbindungselement 61, das aus drei getrennten Teilen A, B, C
besteht, derart, daß das Teil A einen optischen Kontakt vom
Pumpentyp besitzt, in dessen Endstück eine mit einer Hülle
umgebene zentrale Lichtleitfaser FO eingeklebt ist, daß das
Teil B einen optischen Kontakt mit Linse besitzt, der die
Verbindung mit einem komplementären optischen
Verbindungselement herstellen soll, und daß die Teile A und B im Körper
eines Verbinders C positioniert werden, in dem sie durch
Befestigungsmittel festgelegt sind.
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Weiter enthält das gemischte Verbindungselement ein
elektrisches Verbindungselement an sich bekannter Art mit drei
Metallbuchsen B1, B2, B3, an die drei Leiter C1, C2, C3
angeschlossen sind, wobei diese Leiter eine dreiaxiale Struktur
bilden. Das elektrische Verbindungselement hat somit eine
dreiaxiale Verbinderstruktur.
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Da sich die Lichtleitfaser im Zentrum der dreiaxialen
Struktur des gemischten Kabels befindet, ist das optische
Verbindungselement 61 im Zentrum der Struktur des gemischten
Verbindungselements angeordnet, so daß die beiden
Verbindungselemente gemeinsam eine gemischte dreiaxiale optische
Verbindungsstruktur ergeben.
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Die Erfindung ist nicht auf die im einzelnen
beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere kann das
optische Verbindungssystem alleine, oder in Kombination mit
einem oder mehreren optischen Verbindern, in Kombination mit
einem oder mehreren elektrischen Verbindern verwendet werden.
Die optischen Kontakte der Teile A und B sind nicht
notwendigerweise optische Kontakte vom Pumpentyp und mit Linse,
vielmehr kann jeder andere optische Kontakttyp verwendet werden,
ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen, da das wesentliche
Merkmal der Erfindung die Verwendung zweier getrennter, im
Körper eines Verbinders positionierter Teile ist, wodurch zwei
getrennte optische Kontakte erhalten werden. Dadurch kann der
Anschluß der Lichtleitfaser eines Kabels von der optischen
Verbindung mit einem komplementären Verbindungselement
getrennt werden.
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Außerdem sind die Befestigungsmittel für die optischen
Kontakte nicht unbedingt Schraubvorrichtungen. Vielmehr eignet
sich jedes andere Befestigungsmittel wie z.B. Blockierung mit
Clips, Kugeln, Vierteldrehung usw., ohne den Rahmen der
Erfindung zu verlassen. Die Montage der beiden Teile A und B im
Verbinderkörper kann von vorne oder von hinten erfolgen, ohne
daß der Rahmen der Erfindung verlassen würde.