JP2013231989A - 光ファイバーロータリージョイントおよび光信号の伝送方法 - Google Patents

Abstract

【課題】リングの広い部分を利用してデータレートを増加させ、多くの情報チャネルまで伝送することができるようにした光ファイバーロータリージョイント、およびこれを用いた光信号の伝送方法を提供する。
【解決手段】ステータ１０２上に取り付けられ、それぞれが光ピックアップＲＸ−０に接続している複数の導波路１１０〜１８０と、ロータ１０４上に取り付けられ、ロータ１０４と一緒に回転可能な複数の光トランスミッターＴＸ−Ａ〜ＴＸ−Ｐと、前記複数の光トランスミッターＴＸ−Ａ〜ＴＸ−Ｐの少なくとも一つに、その円周上の位置を決定するための位置決定装置と、前記複数の光トランスミッターＴＸ−Ａ〜ＴＸ−Ｐからの光信号を、所定の一つの光ピックアップによって受信されるように指示するためのスイッチを含んでいることを特徴とする光ファイバーロータリージョイント１００である。
【選択図】図２

Description

本発明は光ファイバーロータリージョイントに関するものであり、特にロータの回転中に多数の異なる信号を受信することができる光ファイバーロータリージョイントに関する。

本発明出願と同日に提出した「大口径光ファイバーロータリージョイント用分割導波路」と題する特許出願では、８個の光トランスミッター（４５度の間隔、等しい長さで）、２個の導波路（２２．５度分の長さ、５５度の間隔で）及び２個の光ピックアップ（等しい長さで、それぞれの導波路に設けられている）を有する光ファイバーロータリージョイントであり、変調された光を８個のトランスミッターそれぞれに印加し、２個の光ピックアップで受け取り、２個の光ピックアップ信号を総計するものである。この構成により、信号間の伝播遅延の差を最小限に抑え、光信号を総計する時にパルス歪や振動を減少させることができる。

光ファイバーロータリージョイントを使ってパルス歪や振動を減少させることにより、連続導波路で行うより高いデータレートが可能になった。光の強さが充分大きければ、図１に示したような導波路の配置で所定のビット誤り率（ＢＥＲ）を得ることができる。例えば、上記「大口径光ファイバーロータリージョイント用分割導波路」の明細書で開示したように、一つの光ピックアップ（ＲＸ−０）を有する導波路の一つの短い部分でＢＥＲ性能を達成することができる。

しかし、光ピックアップ（ＲＸ−０）を有する一つの短い導波路部分は、所定のＢＥＲに対して光学レベルを維持するために１６個の光トランスミッター（ＴＸ−Ａ、ＴＸ−Ｂ、…ＴＸ−Ｐ）を必要とするので、信号伝送のために有効に使用されるのは、図１に示すようにリングの３６０度のうち２２．５度分だけである。

そこで信号を伝送するリングの部分をより多く利用し、さらに多数のデータストリームを処理できるような導波路が要望されている。

そこで本発明の目的は、光信号の伝送をするにあたりリングの広い部分を利用することができるようにした光ファイバーロータリージョイント、およびこれを用いた光信号の伝送方法を提供することにある。

さらに本発明の目的は、データレートを増加させた光ファイバーロータリージョイント、およびこれを用いた光信号の伝送方法を提供することにある。

本発明のさらに別の目的は、光ファイバーロータリージョイント全体を使って、８つの情報チャネルまで伝送することができるようにした光ファイバーロータリージョイント、およびこれを用いた光信号の伝送方法を提供することにある。

本発明の他の目的は、８つの個別のデータストリーム、あるいは一つの８バイト並列データストリームを伝送することができる光ファイバーロータリージョイント、およびこれを用いた光信号の伝送方法を提供することにある。

前記目的を達成するために、本発明の光ファイバーロータリージョイントは、ステータとロータからなり、ロータ上には複数の光トランスミッターが、ステータ上には円周上等しい間隔で導波路があり、導波路のそれぞれは光ピックアップを有している。導波路と導波路の間隙は光を反射しない。好ましい実施態様では光トランスミッターは１６個であり、そのうち８個の光トランスミッターが一度に送信を行い、他の８個の光トランスミッターはその時切断されている。本発明は通常ＣＡＴスキャン機と共に使用されるが、本発明はまたロータリージョイントを必要とするその他の装置と共に使用可能である。

本発明は、大口径光ファイバーロータリージョイントに一つのデータストリームを送るのではなく、８つの個別の直列データストリームあるいは一つの８ビット並列ワードデータストリームを伝送するものである。このとき、エンコーダー又はリゾルバを用いて、８つの導波路に対する各光トランスミッターの位置を非常に高い程度の精度に決定できる。エンコーダーあるいはリゾルバによる情報は、高速切り換えネットワークに送られる。８つの個別のデータチャネルあるいは一つの８ビット並列チャネルのデータが切り換え装置に送られ、切り換え装置は、エンコーダーあるいはリゾルバによる情報を基にして、入力チャネルと導波路／光ピックアップファイバー間で連続性が保たれるようにしている。

各導波路は、光ピックアップと接続している。光トランスミッターはロータの上に配置されロータと共に回転可能である。位置決定装置は回転中に複数の光トランスミッターの円周位置を決定する。スイッチは複数の光トランスミッターによって送られてきた光信号を、所定の一つの光ピックアップによって受信されるように指示する。

本発明により光ファイバーロータリージョイントのリングの広い部分を利用することができ、データレートを増加させ、多くの情報チャネルを伝送することができるようになった。

ステータ上に設けられた導波路及びロータ上に設けられた１６個の光トランスミッターの略図である。 本発明によるステータ上に設けられた複数の導波路、およびロータ上に設けられた複数の光トランスミッターの略図である。 本発明による光ファイバーロータリージョイントに使用される切り換え装置、エンコーダー、入力及び出力バッファーを示す図である。

以下、図を参考にして本発明を説明する。しかし、以下の例は本発明を説明するために挙げたものであり、本発明を限定するものではない。

本発明による光ファイバーロータリージョイントを図２に示した。光ファイバーロータリージョイント１００は、ステータ１０２とロータ１０４からなり、ステータ１０２には円周上等しい間隔で導波路１１０、１２０、１３０、…１８０が取り付けられている。

導波路のそれぞれ１１０、１２０、１３０、…１８０は、円周上２２．５度の長さの短いコード状で、環状の反射表面１１２、１２２、１３２、…１８２を有し、また端部に光ピックアップＲＸ−０、ＲＸ−１、…ＲＸ−７を有している。図２に示すように、光ピックアップＲＸ−０、ＲＸ−１、…ＲＸ−７のそれぞれは、導波路１１０〜１８０に連結している。

また、ステータ１０２上には、導波路１１０と１２０、１２０と１３０、１３０と１４０、１４０と１５０、１５０と１６０、１６０と１７０、１７０と１８０及び、１８０と１１０の間にはそれぞれ間隙があり、ガントリー部分となる。この部分は光を反射せず、伝送された光信号を吸収し、信号伝送のために使用されない。

一方、ロータ１０４の外周上には等間隔で１６個の光トランスミッターＴＸ−Ａ、ＴＸ−Ｂ、ＴＸ−Ｃ、…ＴＸ−Ｐがある。

図２に示した位置では、光ピックアップＲＸ−０は光トランスミッターＴＸ−Ａからの光信号を受信し、光ピックアップＲＸ−１は光トランスミッターＴＸ−Ｃからの光信号を受信する。ロータ１０４が図２の位置から時計回り方向に２２．５度の角度回転したとき，光ピックアップＲＸ−０は光トランスミッターＴＸ−Ｂの信号、光ピックアップＲＸ−１は光トランスミッターＴＸ−Ｄの信号、…をそれぞれ受信する。

図２において、８個の導波路１１０〜１８０（長さは円周上２２．５度分、間隔は２２．５度分）、１６個の光トランスミッターＴＸ−Ａ〜ＴＸ−Ｐ（等しい長さで、２２．５度分の間隔）、及び８つの光ピックアップＲＸ−０〜ＲＸ−７（等しい長さで、導波路の端部に設けられている）がある。このとき、１６個の光トランスミッターＴＸ−Ａ〜ＴＸ−Ｐが同じ変調された光信号を送り、８つの光ピックアップＲＸ−０〜ＲＸ−７がその変調された光信号を受ける。受信された信号は総計することも可能である。

本発明は、各導波路１１０〜１８０及び光ピックアップＲＸ−０〜ＲＸ−７を個別の受信装置として扱っている。導波路１１０〜１８０の最大データレートに限界がある大口径ファイバーロータリージョイント１００に一つのデータストリームを伝送するのではなく、本発明は大口径光ファイバーロータリージョイント１００に８つの別々のデータストリーム、あるいは一つの８ビット並列ワードデータストリームを伝送する。エンコーダー又はリゾルバ（図３）を使用することによって、８個の導波路１１０〜１８０に対する光トランスミッターＴＸ−Ａ〜ＴＸ−Ｐそれぞれの位置を非常に高い精度で決定することができる。エンコーダー又はリゾルバ信号は、ＣＡＴスキャン機中でロータを回転させる駆動機構の一部である既存のエンコーダー又はリゾルバによって、発生させることができる。エンコーダー又はリゾルバ２０４からの情報は、高速切り換えネットワーク２０２（「切り換え装置」）に送られる。８つの個別のデータチャネルあるいは一つの８ビット並列チャネルは、切り換え装置２０２に入力され、切り換え装置２０２はエンコーダー又はリゾルバ２０４からの情報に従って、入力したデータを適切な光トランスミッターＴＸ−Ａ〜ＴＸ−Ｐに送り、入力チャネルと導波路／光ピックアップＲＸ−０〜ＲＸ−７の間に連続性が保たれるようにする。

入力データのトランスミッターへの接続、切断する角度を表１に示した。

この概念は図３でさらに詳細に示されている。入力バッファーＢＵＦ−０〜ＢＵＦ−７に８ビットの入力を接続する。入力バッファーＢＵＦ−０〜ＢＵＦ−７の内容は、切り換え装置２０２に接続され、切り換え装置２０２は、リゾルバ／エンコーダー２０４からの情報によって制御信号をだす。図２に示す位置では、切り換え装置２０２は、
ＢＵＦ−０の内容をＴＸ−Ａへ
ＢＵＦ−１の内容をＴＸ−Ｃへ
ＢＵＦ−２の内容をＴＸ−Ｅへ
ＢＵＦ−３の内容をＴＸ−Ｇへ
ＢＵＦ−４の内容をＴＸ−Ｉへ
ＢＵＦ−５の内容をＴＸ−Ｋへ
ＢＵＦ−６の内容をＴＸ−Ｍへ
ＢＵＦ−７の内容をＴＸ−Ｏへ伝送し、
ＴＸ−Ｂ、ＴＸ−Ｄ、ＴＸ−Ｆ、ＴＸ−Ｈ、ＴＸ−Ｊ、ＴＸ−Ｌ、ＴＸ−Ｎ、ＴＸ−Ｐは切断されている。このことにより、ＢＵＦ−０〜ＢＵＦ−７を、ＢＵＦ−Ａ〜ＢＵＦ−Ｐおよび光トランスミッターＴＸ−Ａ〜ＴＸ−Ｐを含む切り換えネットワークを介してＲＸ−０〜ＲＸ−７にそれぞれ配置される。

すぐに分かるように、直径３４インチで回転速度１２０ｒｐｍとすると、導波路間の切り換え速度は８．５μ秒である。すなわち、８．５μ秒後には切り換え装置２０２は、
ＢＵＦ−０の内容をＴＸ−Ｂへ
ＢＵＦ−１の内容をＴＸ−Ｄへ
ＢＵＦ−２の内容をＴＸ−Ｆへ
ＢＵＦ−３の内容をＴＸ−Ｈへ
ＢＵＦ−４の内容をＴＸ−Ｊへ
ＢＵＦ−５の内容をＴＸ−Ｌへ
ＢＵＦ−６の内容をＴＸ−Ｎへ
ＢＵＦ−７の内容をＴＸ−Ｐへ伝送し、
ＴＸ−Ａ、ＴＸ−Ｃ、ＴＸ−Ｅ、ＴＸ−Ｇ、ＴＸ−Ｉ、ＴＸ−Ｋ、ＴＸ−Ｍ、ＴＸ−Ｏは切断されている。

各導波路１１０〜１８０は、データレートが５００Ｍｂｐｓまでできる。８ビットワード又はバイトを有する８つの個別の導波路によって、データの総計は４Ｇｂｐｓにすることが可能となる。波分割多重伝送を用いると、１６ビットワードは最大で総計８Ｇｂｐｓで伝送される。逆回転光信号を用いると、１６ビットワードを最大で総計８Ｇｂｐｓで伝送される。波分割多重伝送と逆回転信号を用いると、３２ビットワードを最大で総計１６Ｇｂｐｓで伝送される。

上記の記述は、本発明実施の形態の例を説明したものであり、その他様々な変更及び代替を行なうことができる。

１００：光ファイバーロータリージョイント
１０２：ステータ
１０４：ロータ
１１０、１２０、１３０、１４０、１５０、１６０、１７０、１８０：導波路
１１２、１２２、１３２、１４２、１５２、１６２、１７２、１８２：環状の反射表面
２０２：高速切り換え装置
ＲＸ−０〜ＲＸ−７：光ピックアップ
ＴＸ−Ａ〜ＴＸ−Ｐ：光トランスミッター
ＢＵＦ−０〜ＢＵＦ−７：入力バッファー
ＢＵＦ−Ａ〜ＢＵＦ−Ｐ：バッファー

Claims (10)

1. 複数のデータストリームをなす複数の信号のための光ファイバーロータリージョイント（１００）であって、
   ステータ上の円周上に等しい間隔で取り付けられ、それぞれが光ピックアップ（ＲＸ−０乃至ＲＸ−７）に接続している複数の導波路（１１０乃至１８０）を有するステータ（１０２）と、
   ロータ上の円周上に等しい間隔で取り付けられ、前記ロータと一緒に回転可能な複数の光トランスミッター（ＴＸ−Ａ乃至ＴＸ−Ｐ）を有するロータ（１０４）と、
   前記ロータの回転中に前記光トランスミッターと前記導波路間の円周上の相対的な高精度位置情報を決定するための位置決定装置（２０４）としてのエンコーダーもしくはリゾルバと、
   前記光トランスミッターにマルチビット光信号を伝送するための波長分割多重装置と、
   前記位置決定装置によって決定された導波路に対する光トランスミッターの円周上の相対的な高精度位置情報に基づいて、複数のデータストリームをなす複数の信号の各々を、適切な光トランスミッターに伝送するように指示するためのスイッチと、を有し、
   前記信号を伝送された光トランスミッターは、前記円周上の相対的な高精度位置情報により対応付けられた導波路に対応する光信号を伝送し、このとき、スイッチの入った複数の光トランスミッターと、スイッチの切れた複数の光トランスミッターがあり、回転にともない、スイッチの入っていた光トランスミッターのスイッチが切れ、スイッチの切れていた光トランスミッターのスイッチが入るように制御され、これにより、入力された複数のデータストリームをなす複数の信号の各々に対応する光信号の各々は、複数の導波路のうちいずれかを経てこれに接続する光ピックアップにより連続的に受信されることを特徴とする光ファイバーロータリージョイント。
2. 前記導波路は、それぞれが５００Ｍｂｐｓのデータレートを有する光信号を受信することを特徴とする請求項１記載の光ファイバーロータリージョイント。
3. 受信することができる合計のデータレートが４Ｇｂｐｓであることを特徴とする請求項１記載の光ファイバーロータリージョイント。
4. 受信することができる合計のデータレートが１６Ｇｂｐｓであることを特徴とする請求項１記載の光ファイバーロータリージョイント。
5. ステータ（１０２）上に円周上等しい間隔で取り付けられ、それぞれ光ピックアップ（ＲＸ−０乃至ＲＸ−７）を有する複数の導波路（１１０乃至１８０）、およびロータ（１０４）上に円周上等しい間隔で取り付けられた複数の光トランスミッター（ＴＸ−Ａ乃至ＴＸ−Ｐ）を有する光ファイバーロータリージョイント（１００）を介する複数のデータストリームをなす複数の光信号を伝送する方法であり、
   ロータ（１０４）の回転中に複数の光トランスミッターそれぞれの円周上の相対的な高精度位置情報を、エンコーダーもしくはリゾルバの一つを用いて決定する段階と、
   波長分割多重装置によって、前記光トランスミッターにマルチビット光信号を伝送する段階と、
   前記決定された複数の光トランスミッターの円周上の相対的な高精度位置情報に基づいて、複数のデータストリームをなす複数の信号の各々を、切り替えスイッチにより、複数の光トランスミッターのうちいずれか一つの適切な光トランスミッターに送り、当該信号を送られた各光トランスミッターは、前記相対的な円周上の高精度位置情報により対応付けられた導波路に光信号をそれぞれ伝送し、このとき、スイッチの入った複数の光トランスミッターと、スイッチの切れた複数の光トランスミッターがあり、回転にともない、スイッチの入っていた光トランスミッターのスイッチが切れ、スイッチの切れていた光トランスミッターのスイッチが入るように制御され、これにより、入力された複数のデータストリームをなす複数の信号の各々に対応する光信号の各々は、複数の導波路のうちいずれかを経てこれに接続する光ピックアップにより連続的に受信される段階と、を含むことを特徴とする光信号の伝送方法。
6. 複数の光信号が、直列のデータストリームであるか、あるいは並列のデータストリームであることを特徴とする請求項５記載の光信号の伝送方法。
7. 光トランスミッターで伝送する前に、光信号をバッファーすることを特徴とする請求項５記載の光信号の伝送方法。
8. さらに伝送された信号を、所定の光ピックアップで受信する段階を含むことを特徴とする請求項５記載の光信号の伝送方法。
9. 前記光信号は、導波路から光ピックアップへ伝送されるようにする段階を含むことを特徴とする請求項８記載の光信号の伝送方法。
10. 隣り合う導波路と導波路の間では、光信号は反射せず、光信号を吸収するようにする段階を含むことを特徴とする請求項５記載の光信号の伝送方法。

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