JP2020173405A

JP2020173405A - Optical rotary joint

Info

Publication number: JP2020173405A
Application number: JP2019076705A
Authority: JP
Inventors: 寛杉原; Hiroshi Sugihara
Original assignee: WIRED JAPAN KK
Current assignee: WIRED JAPAN KK
Priority date: 2019-04-12
Filing date: 2019-04-12
Publication date: 2020-10-22

Abstract

To provide an optical rotary joint that excels in mass productivity.SOLUTION: Provided is an optical rotary joint 30 comprising a first holder part 10 and a second holder part 20. The first holder part holds an edge 112 of a first optical fiber 110 and a first ball lens 120 in such a manner that an end face 114 constituting the edge of the first optical fiber faces the first ball lens. The second holder part holds an edge 212 of a second optical fiber 210 and a second ball lens 220 in such a manner that an end face 214 constituting the edge of the second optical fiber faces the second ball lens. The edge of the first optical fiber, the first ball lens, the second ball lens and the edge of the second optical fiber are arranged so as to line up in one straight line L1 in the order stated, the first and second holder parts being made rotatable one relative to the other around the axis of rotation that approximately matches the one straight line.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本開示は光ロータリージョイントに関する。さらに詳細には、本開示は、少ない部品点数で実現される光ロータリージョイント、光ロータリージョイントアセンブリー、光ロータリージョイント部品、および同部品付き光ファイバーケーブルに関する。 The present disclosure relates to optical rotary joints. More specifically, the present disclosure relates to optical rotary joints, optical rotary joint assemblies, optical rotary joint components, and fiber optic cables with such components that are realized with a small number of components.

光ファイバーの導光に基礎を置く光通信や光加工などは、一般に、低損失で軽量、電磁障害に強いといった利点を備えることから、幅広い分野で実用に付されている。光ファイバーは、透過帯域の電磁波（紫外、可視光、赤外光を含む）を適切に選択した上での有線での高速通信やエネルギー伝送の媒体として有用である。光ファイバーを利用した高速通信は各種の用途で実用化されており、たとえば広帯域、軽量、電磁障害への耐性などから、情報化された車載通信用途がその一例となる。光ファイバーを利用したエネルギー伝送は、たとえば赤外レーザーによる歯科治療といった使い勝手を重視する用途にも広がりを見せている。 Optical communication and optical processing, which are based on optical fiber light guides, are generally used in a wide range of fields because they have advantages such as low loss, light weight, and resistance to electromagnetic interference. Optical fibers are useful as a medium for high-speed wired communication and energy transmission after appropriately selecting electromagnetic waves in the transmission band (including ultraviolet, visible, and infrared light). High-speed communication using optical fibers has been put into practical use in various applications. For example, in-vehicle communication applications that have been computerized are examples because of their wide bandwidth, light weight, and resistance to electromagnetic interference. Energy transmission using optical fibers is expanding to applications that emphasize usability, such as dental treatment using infrared lasers.

光ファイバーによる有線での光通信・光伝送においては、電線とは異なる特性に起因して特有の配慮がしばしば求められる。たとえば、光ファイバーは巻き取りや引き延ばしにより生じやすい曲げや捻りに対し伝送損失の増大や折損の危険が伴いかねず、適切な配慮が必要である。このため、光ファイバーは、折損や捻りを防ぐように、通常の電線よりも慎重に扱われる。しかし、これらの目的でジャケットや補強部材の厚みや剛性を高めることは、光ファイバー自体の取り回しの障害となりかねない。このような光ファイバー特有の技術要件のうち、特に捻りに対処するために光ロータリージョイントが開発されている。光ロータリージョイントを用いることができれば、有線の電気通信のためのスリップリングなどの機構よりも大容量の通信や光伝送を行えることから、光ファイバーの利点が一層生かされる。また、特許文献１（特開２０１８−１４１９５４号公報）には、ボールレンズを用いた光接続部材またはコネクターが開示されている Wired optical communication and optical transmission using optical fibers often require special consideration due to their characteristics different from those of electric wires. For example, an optical fiber may have an increase in transmission loss or a risk of breakage due to bending or twisting that is likely to occur due to winding or stretching, and appropriate consideration is required. For this reason, optical fibers are treated more carefully than ordinary wires to prevent breakage and twisting. However, increasing the thickness and rigidity of the jacket and the reinforcing member for these purposes may hinder the handling of the optical fiber itself. Among the technical requirements peculiar to such optical fibers, optical rotary joints have been developed especially for dealing with twisting. If an optical rotary joint can be used, the advantages of optical fibers can be further utilized because a larger capacity communication and optical transmission can be performed than a mechanism such as a slip ring for wired telecommunications. Further, Patent Document 1 (Japanese Unexamined Patent Publication No. 2018-141954) discloses an optical connection member or a connector using a ball lens.

特開２０１８−１４１９５４号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2018-141954

光ファイバーの用途の広がりにともない、光ロータリージョイントの需要が高まっている。しかし、従来の光ロータリージョイントは、プリズムなどの高コストな光学素子を複数組み合わせることによって実現されており、高精度な部材を複雑に組み合わせて作製され高価である。本開示は、上述した課題の少なくとも何れかを解決するものである。すなわち、本開示は、高性能で量産性に優れた光ロータリージョイントを提供することにより、光ファイバーケーブル自体のユーザビリティーを改善し、もって光ファイバーでの導光を利用する光通信および光伝送の一層の用途拡大に貢献するものである。 With the expansion of optical fiber applications, the demand for optical rotary joints is increasing. However, the conventional optical rotary joint is realized by combining a plurality of high-cost optical elements such as prisms, and is manufactured by complicatedly combining high-precision members and is expensive. The present disclosure solves at least one of the above-mentioned problems. That is, the present disclosure improves the usability of the optical fiber cable itself by providing a high-performance and mass-producible optical rotary joint, thereby further enhancing optical communication and optical transmission using light guides in the optical fiber. It contributes to the expansion of applications.

本開示のある態様においては、第１光ファイバーの端部をなす端面を第１ボールレンズに向けるようにして該第１光ファイバーの該端部および該第１ボールレンズを保持する第１ホルダー部と、第２光ファイバーの端部をなす端面を第２ボールレンズに向けるようにして該第２光ファイバーの該端部および該第２ボールレンズを保持する第２ホルダー部とを備えており、前記第１光ファイバーの前記端部、前記第１ボールレンズ、前記第２ボールレンズ、および前記第２光ファイバーの前記端部が、この順に一の直線に並ぶように配置され、前記第１ホルダー部および前記第２ホルダー部が、前記一の直線に略一致した回転軸の回りに、少なくとも何れか一方が他方に対し相対的に回転可能にされている光ロータリージョイントが提供される。 In one aspect of the present disclosure, the end face of the first optical fiber is directed toward the first ball lens, the end of the first optical fiber, and a first holder for holding the first ball lens. The first optical fiber is provided with the end of the second optical fiber and a second holder for holding the second ball lens so that the end face forming the end of the second optical fiber is directed toward the second ball lens. The end portion, the first ball lens, the second ball lens, and the end portion of the second optical fiber are arranged so as to be aligned in one straight line in this order, and the first holder portion and the second holder portion are arranged. Provided is an optical rotary joint in which at least one of the portions is rotatable relative to the other around a rotation axis that substantially coincides with the one straight line.

また、本開示のある態様においては、上記態様の光ロータリージョイントである第１光ロータリージョイントと、上記態様の光ロータリージョイントである第２光ロータリージョイントとを備える光ロータリージョイントアセンブリーであって、前記第１光ロータリージョイントにおける前記一の直線と、前記第２光ロータリージョイントにおける前記一の直線とが略一致している、光ロータリージョイントアセンブリーも提供される。 Further, in a certain aspect of the present disclosure, the optical rotary joint assembly including the first optical rotary joint which is the optical rotary joint of the above aspect and the second optical rotary joint which is the optical rotary joint of the above aspect. Also provided is an optical rotary joint assembly in which the one straight line in the first optical rotary joint and the one straight line in the second optical rotary joint substantially coincide with each other.

本開示のある態様では、ボールレンズと、光ファイバーの端部をなす端面をボールレンズに向けて該光ファイバーおよび該ボールレンズを保持するホルダー部とを備える光ロータリージョイント部品も提供される。さらに本開示のある態様では、上記態様の光ロータリージョイント部品と該光ロータリージョイント部品に少なくとも一方の端部が接続されている光ファイバーケーブルとを備える光ロータリージョイント部品付き光ファイバーケーブルも提供される。 In some aspects of the disclosure, there is also provided an optical rotary joint component comprising a ball lens and a holder portion that holds the optical fiber and the ball lens with its end face forming the end of the optical fiber facing the ball lens. Further, in one aspect of the present disclosure, there is also provided an optical fiber cable with an optical rotary joint component comprising the optical rotary joint component of the above aspect and an optical fiber cable having at least one end connected to the optical rotary joint component.

本開示において説明される各部分、各組み合わせは、任意のコンビネーションまたはサブコンビネーションとなるように、個別に、または互いに組み合わせることにより実施することができる。そのすべての有利な実施形態およびその改良が本開示の主題となる。 Each part, each combination described in the present disclosure, can be carried out individually or in combination with each other so as to be any combination or subcombination. All of its advantageous embodiments and improvements thereof are the subject of this disclosure.

本開示においては、量産性に優れた構成の光ロータリージョイントや光ロータリージョイントアセンブリー、光ロータリージョイント部品、および光ロータリージョイント部品付き光ファイバーケーブルが実現される。 In the present disclosure, an optical rotary joint, an optical rotary joint assembly, an optical rotary joint component, and an optical fiber cable with an optical rotary joint component having a configuration excellent in mass productivity are realized.

本開示の実施形態における光ロータリージョイントの構成を示す部分断面図である。It is a partial cross-sectional view which shows the structure of the optical rotary joint in embodiment of this disclosure. 本開示の実施形態の光ロータリージョイントにおいて、ボールレンズと光ファイバーの位置関係の設定を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the setting of the positional relationship between a ball lens and an optical fiber in the optical rotary joint of the embodiment of this disclosure. 本開示の実施形態における光ロータリージョイントの構成を示す部分断面図である。It is a partial cross-sectional view which shows the structure of the optical rotary joint in embodiment of this disclosure. 本開示の実施形態における光ロータリージョイントの動作例を示すための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the operation example of the optical rotary joint in embodiment of this disclosure. 本開示の実施形態における光ロータリージョイントアセンブリーの構成を示す部分断面図であり、光ファイバー用リールを備えている構成を示している。It is a partial cross-sectional view which shows the structure of the optical rotary joint assembly in embodiment of this disclosure, and shows the structure which includes the reel for an optical fiber. 本開示の実施形態における光ロータリージョイント部品付き光ファイバーケーブルの構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the optical fiber cable with an optical rotary joint component in embodiment of this disclosure.

以下、適宜に図面を参照し、本開示の光ロータリージョイントにかかる実施形態を説明する。以下の説明に際し特に言及がない限り、全図にわたり共通する部分または要素には共通する参照符号が付されている。また、図中、各実施形態の要素のそれぞれは、必ずしも互いの縮尺比を保って示されてはいない。 Hereinafter, embodiments relating to the optical rotary joint of the present disclosure will be described with reference to the drawings as appropriate. Unless otherwise specified in the following description, parts or elements that are common throughout the drawings are given common reference numerals. Further, in the figure, each of the elements of each embodiment is not necessarily shown while maintaining a scale ratio of each other.

１．第１実施形態
１−１．構造
本開示の第１実施形態では、典型的には光ファイバー同士の相互の接続を実現するために採用される光ロータリージョイントが提供される。図１は、本実施形態における光ロータリージョイントの構成を示す部分断面図である。光ロータリージョイント３０は、第１ホルダー部１０および第２ホルダー部２０を備えている。一方の第１ホルダー部１０は、第１光ファイバー１１０の端部１１２をなす端面１１４を第１ボールレンズ１２０に向けるようにして第１光ファイバー１１０の端部１１２および第１ボールレンズ１２０を保持している。他方の第２ホルダー部２０は、第２光ファイバー２１０の端部２１２をなす端面２１４を第２ボールレンズ２２０に向けるようにして第２光ファイバー２１０の端部２１２および第２ボールレンズ２２０を保持している。光ロータリージョイント３０では、第１光ファイバー１１０の端部１１２、第１ボールレンズ１２０、第２ボールレンズ２１０、および第２光ファイバー２１０の端部２１２が、この順に一の直線Ｌ１に沿って並ぶように配置されている。第１ホルダー部１０および第２ホルダー部１０は、一の直線Ｌ１に略一致している回転軸の回りに、少なくとも何れか一方が他方に対し相対的に回転可能にされている。なお、第１光ファイバー１１０の端部１１２、第２光ファイバー２１０の端部２１２は、いずれも第１光ファイバー１１０、第２光ファイバー２１０のうち端面１１４、端面２１４を起点として定めることができる一定の範囲であって、第１ホルダー部１０、第２ホルダー部２０に対し固定される範囲を指している。このため、端部１１２、端部２１２の範囲は第１ホルダー部１０、第２ホルダー部２０の具体的な形状に応じて決定される。さらに、第１光ファイバー１１０、第２光ファイバー２１０は、コアとクラッドを少なくとも含み、必要に応じてさらに任意の被覆層や補強部材を含む光ファイバーを一般に示している。第１光ファイバー１１０、第２光ファイバー２１０は、単芯の光ファイバーケーブルの光ファイバー素線であっても、多芯の光ファイバーケーブルのものであってもよい。 1. 1. First Embodiment 1-1. Structure The first embodiment of the present disclosure provides an optical rotary joint typically employed to achieve interconnection between optical fibers. FIG. 1 is a partial cross-sectional view showing the configuration of an optical rotary joint according to the present embodiment. The optical rotary joint 30 includes a first holder portion 10 and a second holder portion 20. On the other hand, the first holder portion 10 holds the end portion 112 of the first optical fiber 110 and the first ball lens 120 so that the end surface 114 forming the end portion 112 of the first optical fiber 110 faces the first ball lens 120. There is. The other second holder portion 20 holds the end portion 212 of the second optical fiber 210 and the second ball lens 220 so that the end surface 214 forming the end portion 212 of the second optical fiber 210 faces the second ball lens 220. There is. In the optical rotary joint 30, the end 112 of the first optical fiber 110, the first ball lens 120, the second ball lens 210, and the end 212 of the second optical fiber 210 are arranged along one straight line L1 in this order. Have been placed. At least one of the first holder portion 10 and the second holder portion 10 is made rotatable relative to the other around a rotation axis that substantially coincides with one straight line L1. The end 112 of the first optical fiber 110 and the end 212 of the second optical fiber 210 are all within a certain range that can be determined starting from the end face 114 and the end face 214 of the first optical fiber 110 and the second optical fiber 210. Therefore, it refers to a range fixed to the first holder portion 10 and the second holder portion 20. Therefore, the range of the end portion 112 and the end portion 212 is determined according to the specific shape of the first holder portion 10 and the second holder portion 20. Further, the first optical fiber 110 and the second optical fiber 210 generally indicate an optical fiber containing at least a core and a clad, and further including an optional coating layer and reinforcing member if necessary. The first optical fiber 110 and the second optical fiber 210 may be an optical fiber strand of a single-core optical fiber cable or a multi-core optical fiber cable.

光ロータリージョイント３０において、好ましくは、第１ホルダー部１０が中空通路１３８をもっており、第２ホルダー部２０が中空通路２３８をもっている。中空通路１３８は、第１ボールレンズ１１０を一方の端部の内部に保持し、他方の端部から第１光ファイバー１１０を受入れている。同様に、中空通路２３８は、第２ボールレンズ２２０を一方の端部の内部に保持し、他方の端部から第２光ファイバー２１０を受入れている。 In the optical rotary joint 30, preferably, the first holder portion 10 has a hollow passage 138, and the second holder portion 20 has a hollow passage 238. The hollow passage 138 holds the first ball lens 110 inside one end and receives the first optical fiber 110 from the other end. Similarly, the hollow passage 238 holds the second ball lens 220 inside one end and receives the second optical fiber 210 from the other end.

光ロータリージョイント３０においては、第１ホルダー部１０は、好ましくは、中空通路１３８を囲む内側面１３２をもつ金属筒１３０を備えている。第２ホルダー部１０も、好ましくは、中空通路２３８を囲む内側面２３２をもつ金属筒２３０を備えている。金属筒１３０は、中空通路１３８の一方の端部の側に、第１ボールレンズ１２０の直径より小さい直径の開口１３４をもっている。金属筒１３０の内側面は、好ましくは、開口１３４を塞ぐ位置に第１ボールレンズ１２０を保持している。同様に、金属筒２３０は、中空通路２３８の一方の端部の側に、第２ボールレンズ２２０の直径より小さい直径の開口２３４をもっている。金属筒２３０の内側面は、好ましくは、開口２３４を塞ぐ位置に第２ボールレンズ２２０を保持している。 In the optical rotary joint 30, the first holder portion 10 preferably includes a metal cylinder 130 having an inner side surface 132 surrounding the hollow passage 138. The second holder portion 10 also preferably includes a metal cylinder 230 having an inner side surface 232 surrounding the hollow passage 238. The metal cylinder 130 has an opening 134 having a diameter smaller than the diameter of the first ball lens 120 on one end side of the hollow passage 138. The inner surface of the metal cylinder 130 preferably holds the first ball lens 120 at a position that closes the opening 134. Similarly, the metal cylinder 230 has an opening 234 with a diameter smaller than the diameter of the second ball lens 220 on one end side of the hollow passage 238. The inner surface of the metal cylinder 230 preferably holds the second ball lens 220 at a position that closes the opening 234.

以上のような構成で、本実施形態の光ロータリージョイント３０では、光ファイバー１１０からの光が、ボールレンズ１２０、ボールレンズ２２０をこの順に通って光ファイバー２１０に入射することができ、その際の損失を小さくすることができる。同様に、光ファイバー２１０からの光が、ボールレンズ２２０、１２０をこの順に通って光ファイバー１１０に入射することもでき、その際損失を小さくすることができる。なお、第１ホルダー部１０、第２ホルダー部２０のための金属筒１３０、金属筒２３０は、たとえばボールペンのペン先（チップ）に類似した構造や大きさに作製することができる。ボールレンズ１２０、２２０の開口１３４、２３４への配置や固定も、ボールペンのペン先ボールと同様の手法によることができる。このため、光ロータリージョイント３０の量産には特段の困難性はない。 With the above configuration, in the optical rotary joint 30 of the present embodiment, the light from the optical fiber 110 can pass through the ball lens 120 and the ball lens 220 in this order and enter the optical fiber 210, resulting in a loss at that time. It can be made smaller. Similarly, the light from the optical fiber 210 can pass through the ball lenses 220 and 120 in this order and enter the optical fiber 110, and the loss can be reduced at that time. The metal cylinder 130 and the metal cylinder 230 for the first holder portion 10 and the second holder portion 20 can be manufactured to have a structure and size similar to, for example, the pen tip of a ballpoint pen. The ballpoint lenses 120 and 220 can be arranged and fixed to the openings 134 and 234 by the same method as the tip ball of a ballpoint pen. Therefore, there is no particular difficulty in mass production of the optical rotary joint 30.

光ロータリージョイント３０には、好ましくは、フェルールが追加して採用される。第１ホルダー部１０のためのフェルール１４０は、光ファイバー１１０を第１ホルダー部１０に対し適切に保持するための任意の部材であり、たとえば金属やセラミックスなどの材質で作製されている。典型的にはフェルール１４０は、光ファイバー１１０を保持しており、第１ホルダー部１０の支持面１２に対し内接している。このために、フェルール１４０は、テーパー側面１４２を外面の一部に有している。第１ホルダー部１０における中空通路１３８を囲む内側面１３２はストッパー部１３６を備えている。テーパー側面１４２がストッパー部１３６に当接することにより、フェルール１４０は第１ホルダー部１０に対し固定される。結果、第１光ファイバー１１０は、その端面１１４が第１ボールレンズ１２０の焦点位置に位置合わせされる。第２ホルダー部２０におけるフェルール２４０についても同様である。つまり、フェルール２４０の外面にそなわるテーパー側面２４２と中空通路２３８を囲む内側面２３２のストッパー部２３６とによって、第２光ファイバー２１０の端面２１４は第２ボールレンズ２２０の焦点位置に位置合せされる。 A ferrule is preferably additionally adopted for the optical rotary joint 30. The ferrule 140 for the first holder portion 10 is an arbitrary member for appropriately holding the optical fiber 110 with respect to the first holder portion 10, and is made of a material such as metal or ceramics. Typically, the ferrule 140 holds the optical fiber 110 and is inscribed in the support surface 12 of the first holder portion 10. For this purpose, the ferrule 140 has a tapered side surface 142 as part of the outer surface. The inner side surface 132 surrounding the hollow passage 138 in the first holder portion 10 includes a stopper portion 136. The ferrule 140 is fixed to the first holder portion 10 by the taper side surface 142 coming into contact with the stopper portion 136. As a result, the end surface 114 of the first optical fiber 110 is aligned with the focal position of the first ball lens 120. The same applies to the ferrule 240 in the second holder portion 20. That is, the end surface 214 of the second optical fiber 210 is aligned with the focal position of the second ball lens 220 by the tapered side surface 242 along the outer surface of the ferrule 240 and the stopper portion 236 of the inner surface 232 surrounding the hollow passage 238. ..

１−２．光学的機能
次に、本施形態にて提供される光ロータリージョイント３０における光学的機能について説明する。以下の説明において、第１ホルダー部１０と第２ホルダー部２０とに備わる各要素の説明を、第１ホルダー部１０だけに記している要素の説明により行う場合がある。図２は、本施形態の光ロータリージョイントにおいて、ボールレンズと光ファイバーの位置関係の設定を説明する説明図である。第１ボールレンズ１２０の作用は、典型的にはコリメーターレンズであり、端面１１４に現れる第１光ファイバー１１０のコア断面の位置を、ボールレンズの球面の中心からの焦点距離ｆにより決まる焦点位置に配置した場合の作用によって説明することができる。たとえば凸レンズを用いる場合に比べ、第１ボールレンズ１２０は、球形であるがゆえに低廉なコストで作製でき、保持も容易である。また、第１ボールレンズ１２０の光学的作用は、厚みのある両凸の球面レンズのための手法によって解析可能である。ここで、第１ホルダー部１０の内側面１３２と第１ボールレンズ１２０との少なくとも何れかのサイズを調整することには特段の支障は無い。このため、球形の第１ボールレンズ１２０のサイズを適切に選択することにより、第１光ファイバー１１０に対するコリメーターレンズとして機能させることができる。第１ボールレンズ１２０は、石英、樹脂などの使用波長に対し透過性を示す材質を採用することができ、屈折率やその径により、図２に示す焦点距離ｆやバックフォーカスｆｂを、光ファイバーのＮＡ（開口数）に合せて調整することは容易である。たとえばバックフォーカスｆｂは、第１ボールレンズ１２０が直径１ｍｍで屈折率１．４５２５９（光学用無水合成石英の波長８５２．１ｎｍに対する値）の場合について、０．３ｍｍ程度確保される。第１ボールレンズ１２０がコリメーターレンズとして作用するため、第１ボールレンズ１２０の第１光ファイバー１１０の逆側の光は実質的には平行光である。第１ボールレンズ１２０のコリメーターレンズとしての作用は、端面１１４が第１光ファイバー１１０への入射面である場合にも、また第１光ファイバー１１０からの出射面である場合にも、いずれにおいても同様である。さらに第１ボールレンズ１２０は、必要に応じ少なくとも光が通過する表面には使用する波長における低反射コーティングを施すことも有利である。かかる事情は、第２ホルダー部２０における第２ボールレンズ２２０でも成り立つ。したがって、第２ホルダー部２０側も第１ホルダー部１０側と同等の構造をもつように製造することを可能にしている。結果、図１に示した光ロータリージョイント３０の第１ホルダー部１０と第２ホルダー部２０の対において、一方向に光を伝送する場合、送信側と受信側の組み合わせを自由に決定でき、双方向にも光を伝送することができる。 1-2. Optical Function Next, the optical function of the optical rotary joint 30 provided in the present embodiment will be described. In the following description, each element provided in the first holder portion 10 and the second holder portion 20 may be described by the description of the elements described only in the first holder portion 10. FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating the setting of the positional relationship between the ball lens and the optical fiber in the optical rotary joint of the present embodiment. The action of the first ball lens 120 is typically a collimator lens, and the position of the core cross section of the first optical fiber 110 appearing on the end face 114 is set to the focal position determined by the focal length f from the center of the spherical surface of the ball lens. It can be explained by the action when it is arranged. For example, as compared with the case of using a convex lens, the first ball lens 120 can be manufactured at a low cost because it has a spherical shape, and is easy to hold. Further, the optical action of the first ball lens 120 can be analyzed by a technique for a thick biconvex spherical lens. Here, there is no particular problem in adjusting at least one size of the inner side surface 132 of the first holder portion 10 and the first ball lens 120. Therefore, by appropriately selecting the size of the spherical first ball lens 120, it can function as a collimator lens for the first optical fiber 110. The first ball lens 120 can use a material that exhibits transparency with respect to the wavelength used, such as quartz and resin, and the focal length f and back focus fb shown in FIG. 2 can be set by the optical fiber depending on the refractive index and its diameter. It is easy to adjust according to NA (numerical aperture). For example, the back focus fb is secured about 0.3 mm when the first ball lens 120 has a diameter of 1 mm and a refractive index of 1.45259 (value with respect to a wavelength of 852.1 nm of anhydrous synthetic quartz for optics). Since the first ball lens 120 acts as a collimator lens, the light on the opposite side of the first optical fiber 110 of the first ball lens 120 is substantially parallel light. The action of the first ball lens 120 as a collimator lens is the same regardless of whether the end surface 114 is an entrance surface to the first optical fiber 110 or an exit surface from the first optical fiber 110. Is. Further, it is also advantageous for the first ball lens 120 to apply a low reflection coating at a wavelength to be used, at least on the surface through which light passes, if necessary. This situation also holds true for the second ball lens 220 in the second holder portion 20. Therefore, it is possible to manufacture the second holder portion 20 side so as to have the same structure as the first holder portion 10 side. As a result, when transmitting light in one direction in the pair of the first holder portion 10 and the second holder portion 20 of the optical rotary joint 30 shown in FIG. 1, the combination of the transmitting side and the receiving side can be freely determined, and both Light can also be transmitted in the direction.

適切に設定することにより、第１ボールレンズ１２０と第２ボールレンズ２２０との間の空間を伝わる光はほぼ平行光となりうる。このため、第１光ファイバー１１０の端部１１２、第１ボールレンズ１２０、第２ボールレンズ２２０、第２光ファイバー２１０の端部２１２が直線Ｌ１に揃うように配置されている限り、具体的な各部の配置やサイズへの制約は少ない。すなわち、第１に、第１ホルダー部１０と第２ホルダー部２０における第１ボールレンズ１２０と第２ボールレンズ２２０との距離は、近づけることも離すことも容易である。第２に、直線Ｌ１を回転軸とする第１ホルダー部１０と第２ホルダー部２０の軸回りの配置は、特段の制約はない。その際、第１ボールレンズ１２０と第２ボールレンズ２２０との互いの接触を必要とせず良好な光学的結合を回転角度や回転速度の制約を伴わず維持することは容易である。光ロータリージョイント３０が第１ホルダー部１０と第２ホルダー部２０との間の回転を許容する特性はこうしてもたらされる。第３に、第１ボールレンズ１２０と第２ボールレンズ２２０のそれぞれのサイズまたは材質、それらと第１光ファイバー１１０または第２光ファイバー２１０までの距離、第１光ファイバー１１０および第２光ファイバー２１０自体のサイズなどには特段の制約がない。これにより、光ロータリージョイント３０を実現するための第１ホルダー部１０側と第２ホルダー部２０側の構成は、具体的な適用用途に応じて選択することができる。また、第１ボールレンズ１２０と第２ボールレンズ２２０には、好ましくは、反射防止コーティングを施すことができる。 With proper setting, the light transmitted through the space between the first ball lens 120 and the second ball lens 220 can be substantially parallel light. Therefore, as long as the end 112 of the first optical fiber 110, the first ball lens 120, the second ball lens 220, and the end 212 of the second optical fiber 210 are arranged so as to be aligned with the straight line L1, each specific part There are few restrictions on placement and size. That is, first, the distance between the first ball lens 120 and the second ball lens 220 in the first holder portion 10 and the second holder portion 20 can be easily brought close to each other and separated from each other. Secondly, there are no particular restrictions on the arrangement of the first holder portion 10 and the second holder portion 20 around the axis with the straight line L1 as the rotation axis. At that time, it is easy to maintain good optical coupling without restrictions on the rotation angle and the rotation speed without requiring mutual contact between the first ball lens 120 and the second ball lens 220. The property that the optical rotary joint 30 allows rotation between the first holder portion 10 and the second holder portion 20 is thus provided. Thirdly, the size or material of the first ball lens 120 and the second ball lens 220, the distance between them and the first optical fiber 110 or the second optical fiber 210, the size of the first optical fiber 110 and the second optical fiber 210 itself, and the like. Has no particular restrictions. Thereby, the configurations of the first holder portion 10 side and the second holder portion 20 side for realizing the optical rotary joint 30 can be selected according to the specific application application. Further, the first ball lens 120 and the second ball lens 220 can preferably be coated with an antireflection coating.

１−３．機械的機能
図１に戻り、機械的機能について説明する。第１ホルダー部１０および第２ホルダー部１０の一方を他方に対し相対的に回転可能にする構成のために、典型的な使用場面では、第１ホルダー部１０と第２ホルダー部２０には、この配置を保つための追加の部材が用いられる。図１には、その一例としてスリーブコネクター５０を示している。スリーブコネクター５０のスリーブ内側面５２は、貫通穴を囲んでいる。当該貫通穴の中心軸が直線Ｌ１である。このため、スリーブ内側面５２の作用によって、第１ホルダー部１０と第２ホルダー部２０は、一の直線Ｌ１が回転軸に略一致するようになっていて、一方が他方に対し回転することができる。この機能を実現するため、第１ホルダー部１０の外側面は、一の直線Ｌ１の回りに少なくとも部分的に軸対称な支持面１２を有しており、その支持面１２にスリーブ内側面５２が当接する。第２ホルダー部２０の外側面についても、一の直線Ｌ１の回りに少なくとも部分的に軸対称な支持面２２が備わっている。スリーブコネクター５０のスリーブ内側面５２は、たとえばテーパー座５１０、５２０を有しており、第１ホルダー部１０の支持面１２、第２ホルダー部２０の支持面２２は、テーパー座５１０、５２０にフィットするテーパー形状にされている。こうしてスリーブ内側面５２は第１ホルダー部１０の支持面１２、第２ホルダー部２０の支持面２２に当接して少なくとも一方を回転可能に保持している。典型的には、スリーブコネクター５０は、たとえば第１ホルダー部１０は回転可能に、第２ホルダー部２０は固定して保持し、かつ、直線Ｌ１により特徴付けられる第１ホルダー部１０と第２ホルダー部２０の配置を、回転を除いて維持する機能を果たしている。図の白抜き矢印は第１ホルダー部１０および第１光ファイバー１１０が回転する様子を示している。なお、スリーブコネクター５０は、第１ホルダー部１０を固定して保持しており、第２ホルダー部２０を回転可能にするものでも、また、第１ホルダー部１０と第２ホルダー部２０の両方が回転するもので構わない。スリーブコネクター５０自体が何らかの物体に固定されているか、または何らかの物体に対して回転できるか、さらにスリーブコネクター５０自体が他の物体から支持されているかどうかも、適用用途に合わせ自由に決定することができる。こうして、光ロータリージョイント３０は、第１ホルダー部１０と第２ホルダー部２０の間の相対的回転が可能になるように構成されている。 1-3. Mechanical function Returning to FIG. 1, the mechanical function will be described. Due to the configuration in which one of the first holder portion 10 and the second holder portion 10 is rotatable relative to the other, in a typical usage situation, the first holder portion 10 and the second holder portion 20 may be formed. Additional members are used to maintain this arrangement. FIG. 1 shows a sleeve connector 50 as an example. The sleeve inner surface 52 of the sleeve connector 50 surrounds the through hole. The central axis of the through hole is a straight line L1. Therefore, due to the action of the inner side surface 52 of the sleeve, in the first holder portion 10 and the second holder portion 20, one straight line L1 substantially coincides with the rotation axis, and one of them may rotate with respect to the other. it can. In order to realize this function, the outer surface of the first holder portion 10 has a support surface 12 that is at least partially axisymmetric around one straight line L1, and the sleeve inner surface 52 is formed on the support surface 12. Contact. The outer surface of the second holder portion 20 is also provided with a support surface 22 that is at least partially axisymmetric around one straight line L1. The sleeve inner side surface 52 of the sleeve connector 50 has, for example, tapered seats 510 and 520, and the support surface 12 of the first holder portion 10 and the support surface 22 of the second holder portion 20 fit the tapered seats 510 and 520. It has a tapered shape. In this way, the inner side surface 52 of the sleeve abuts on the support surface 12 of the first holder portion 10 and the support surface 22 of the second holder portion 20 to rotatably hold at least one of them. Typically, the sleeve connector 50 has a first holder portion 10 and a second holder characterized by, for example, the first holder portion 10 being rotatable, the second holder portion 20 being fixed and held, and being characterized by a straight line L1. It functions to maintain the arrangement of the portions 20 except for rotation. The white arrows in the figure show how the first holder portion 10 and the first optical fiber 110 rotate. The sleeve connector 50 fixes and holds the first holder portion 10, and even if the second holder portion 20 is rotatable, both the first holder portion 10 and the second holder portion 20 It doesn't matter if it rotates. Whether the sleeve connector 50 itself is fixed to some object or can rotate with respect to some object, and whether the sleeve connector 50 itself is supported by another object can be freely determined according to the application. it can. In this way, the optical rotary joint 30 is configured to allow relative rotation between the first holder portion 10 and the second holder portion 20.

なお、スリーブコネクター５０は例示のものであり構造は自由に決定できる。使用する回転運動の回転数、回転される頻度、要求される耐久性といった必要な仕様に合せ、スリーブコネクター５０に転がり軸受け、滑り軸受けなど適切な軸受け機構を備えて第１ホルダー部１０を回転可能に保持することができる。また、仕様によっては、スリーブコネクター５０をフッ素系樹脂などの低摩擦材料により作製することも有用である。スリーブコネクター５０により第１ボールレンズ１２０と第２ボールレンズ２２０の間の空間が外界から密閉されていれば、防塵性などの点でも有利である。 The sleeve connector 50 is an example, and the structure can be freely determined. The first holder portion 10 can be rotated by providing an appropriate bearing mechanism such as a rolling bearing and a sliding bearing on the sleeve connector 50 according to the required specifications such as the number of rotations of the rotary motion to be used, the frequency of rotation, and the required durability. Can be held in. Further, depending on the specifications, it is also useful to manufacture the sleeve connector 50 from a low friction material such as a fluororesin. If the space between the first ball lens 120 and the second ball lens 220 is sealed from the outside by the sleeve connector 50, it is also advantageous in terms of dust resistance and the like.

本開示の第１実施形態では、上述した各要素の構成を種々の観点により変更したさらに好ましい光ロータリージョイントも提供される。その一つに、金属筒１３０を金属パイプの加工により作製するものがある。金属パイプは、適当な絞り加工やデント部の形成などにより金属筒１３０、１３０Ａと同等の機能を実現しつつ製造コストを低減化するのに有効である。 In the first embodiment of the present disclosure, a more preferable optical rotary joint in which the configuration of each of the above-described elements is modified from various viewpoints is also provided. One of them is to manufacture a metal cylinder 130 by processing a metal pipe. The metal pipe is effective in reducing the manufacturing cost while realizing the same functions as the metal cylinders 130 and 130A by appropriate drawing and forming a dent portion.

１−４．フェルール
本開示の第１実施形態は種々の形態でも実施され、その一例として好ましい光ロータリージョイント３０Ａが提供される。図３は本実施形態における光ロータリージョイント３０Ａの構成を示す部分断面図であり、ここではスリーブコネクター５０（図１）に対応する要素は省略している。金属筒１３０Ａ、２３０Ａには、内接するようにフェルール１４０Ａ、２４０Ａが配置されている。すなわち、金属筒１３０Ａ、２３０Ａの中空通路１３８Ａ、２３８Ａを囲む内側面のストッパー部１３６Ａ、２３６Ａに対しフェルール１４０Ａ、２４０Ａのテーパー側面１４２Ａ、２４２Ａが当接することにより、高精度な光軸の位置決めが実現されている。フェルール１４０Ａ、２４０Ａは、好ましくはジルコニアＺｒＯ_２などのセラミックスで作製されている。端面１１４、端面２１４がフェルール１４０Ａ、２４０Ａとともに研磨されていることも有用である。寸法安定性がよく耐久性に優れたセラミックスによるフェルール１４０Ａを採用し必要に応じて端面１１４、端面２１４を研磨することにより、損失を最小限に抑え、高い耐久性をもつ光ロータリージョイントを作製することができる。 1-4. Ferrules The first embodiment of the present disclosure is also implemented in various embodiments, of which a preferred optical rotary joint 30A is provided. FIG. 3 is a partial cross-sectional view showing the configuration of the optical rotary joint 30A in the present embodiment, and here, the element corresponding to the sleeve connector 50 (FIG. 1) is omitted. Ferrules 140A and 240A are arranged inscribed in the metal cylinders 130A and 230A. That is, the tapered side surfaces 142A and 242A of the ferrules 140A and 240A abut against the stopper portions 136A and 236A on the inner side surface surrounding the hollow passages 138A and 238A of the metal cylinders 130A and 230A, thereby realizing highly accurate positioning of the optical axis. Has been done. The ferrules 140A and 240A are preferably made of ceramics such as zirconia ZrO ₂ . It is also useful that the end faces 114 and 214 are polished together with the ferrules 140A and 240A. By adopting ferrule 140A made of ceramics with good dimensional stability and excellent durability and polishing the end face 114 and end face 214 as necessary, loss is minimized and an optical rotary joint with high durability is manufactured. be able to.

１−５．本実施形態の利点
実用性の観点での本実施形態の利点は多岐にわたる。その一つが、光ロータリージョイント３０の機能が、機械的構造が必ずしも理想的とならない場合でも十全に発揮されうる点である。その一例として、第１ホルダー部１０と第２ホルダー部２０との配置を特徴付ける直線と、第１ホルダー部１０と第２ホルダー部２０の相互の回転を特徴付ける機械的な回転軸とが必ずしも一致しない場合について説明する。図４は、本実施形態における光ロータリージョイントの動作例を示すための説明図である。直線Ｌ１は、図１において説明したものと同様に、第１ホルダー部１０と第２ホルダー部２０の配置を特徴付ける直線である。これに対し、回転軸ＬＸは、第１ホルダー部１０と第２ホルダー部２０とのそれぞれが固定される互いに回転可能な二つの部材（図示しない）が回転動作しうる回転軸である。つまり、直線Ｌ１は、理想的には回転軸ＬＸと一致していて、第１ホルダー部１０と第２ホルダー部２０は、当該二つの部材の回転に追随して回転する。しかし、必ずしも理想といえない場合も現実の適用用途では生じうる。その場合、第１ホルダー部１０と第２ホルダー部２０には直線Ｌ１と略一致する回転軸での相対的回転はできるものの、その相対的回転の回転軸が必ずしも機械的な回転軸ＬＸと一致しないことがあり得る。たとえば、図４に角度αとして示すように、回転軸ＬＸが直線Ｌ１と所定の角度をなしている場合がある。ゼロではない角度が生じるのは、第１ホルダー部１０または第２ホルダー部２０を保持する部材の機械工作精度の不足以外にも、部材の変形が生じるためである。 1-5. Advantages of the present embodiment The advantages of the present embodiment from the viewpoint of practicality are diverse. One of them is that the function of the optical rotary joint 30 can be fully exerted even when the mechanical structure is not always ideal. As an example, the straight line that characterizes the arrangement of the first holder portion 10 and the second holder portion 20 and the mechanical rotation axis that characterizes the mutual rotation of the first holder portion 10 and the second holder portion 20 do not always match. The case will be described. FIG. 4 is an explanatory diagram for showing an operation example of the optical rotary joint in the present embodiment. The straight line L1 is a straight line that characterizes the arrangement of the first holder portion 10 and the second holder portion 20, as described in FIG. On the other hand, the rotation shaft LX is a rotation shaft on which two mutually rotatable members (not shown) to which the first holder portion 10 and the second holder portion 20 are fixed can rotate. That is, the straight line L1 ideally coincides with the rotation axis LX, and the first holder portion 10 and the second holder portion 20 rotate following the rotation of the two members. However, cases that are not always ideal can occur in actual applications. In that case, although the first holder portion 10 and the second holder portion 20 can rotate relative to each other on a rotation axis that substantially coincides with the straight line L1, the rotation axis of the relative rotation does not necessarily coincide with the mechanical rotation axis LX. It is possible not to. For example, as shown as an angle α in FIG. 4, the rotation axis LX may form a predetermined angle with the straight line L1. The non-zero angle is generated because the member deforms in addition to the lack of machining accuracy of the member holding the first holder portion 10 or the second holder portion 20.

このような状況でも、本実施形態の光ロータリージョイント３０は、必要な回転によって第１光ファイバー１１０、第２光ファイバー２１０の捻りを逃がすという機能を発揮しながら光通信または光伝送を実行できる。すなわち、ゼロではない角度αが生じる場合であっても、第１光ファイバー１１０や第２光ファイバー２１０の可撓性と相まって、回転軸ＬＸ回りの機械的な回転にともなう捻りが、第１ホルダー部１０と第２ホルダー部２０との直線Ｌ１と略一致する回転軸回りの相対的回転により緩和される。たとえば、スリーブコネクター５０が第１ホルダー部１０と第２ホルダー部２０には直線Ｌ１回りの回転を許容しつつ第１ホルダー部１０と第２ホルダー部２０を保持している。これより、第１ホルダー部１０と第２ホルダー部２０とのそれぞれが固定される二つの部材が機械的に回転軸ＬＸ回りに回転しても、第１光ファイバー１１０の第２光ファイバー２１０に対するねじれが解消される。このような回転軸に対する高い許容性は、本実施形態の光ロータリージョイント３０の第１ホルダー部１０または第２ホルダー部２０が機械部品へ緊密な固定がされることが必須ではないことを意味している。なお、回転軸ＬＸと直線Ｌ１との許容される不一致には、直線同士が一致した関係からずれるすべての偏位が含まれ、回転軸ＬＸと直線Ｌ１が平行にずれていたり、ねじれの関係になっていたりしてもかまわない。 Even in such a situation, the optical rotary joint 30 of the present embodiment can execute optical communication or optical transmission while exerting a function of untwisting the first optical fiber 110 and the second optical fiber 210 by necessary rotation. That is, even when a non-zero angle α occurs, the first holder portion 10 is twisted due to mechanical rotation around the rotation axis LX in combination with the flexibility of the first optical fiber 110 and the second optical fiber 210. And the second holder portion 20 are relaxed by the relative rotation around the rotation axis that substantially coincides with the straight line L1. For example, the sleeve connector 50 holds the first holder portion 10 and the second holder portion 20 while allowing the first holder portion 10 and the second holder portion 20 to rotate around a straight line L1. As a result, even if the two members to which the first holder portion 10 and the second holder portion 20 are fixed mechanically rotate around the rotation axis LX, the first optical fiber 110 is twisted with respect to the second optical fiber 210. It will be resolved. The high tolerance for such a rotating shaft means that it is not essential that the first holder portion 10 or the second holder portion 20 of the optical rotary joint 30 of the present embodiment is tightly fixed to the mechanical part. ing. The permissible mismatch between the rotation axis LX and the straight line L1 includes all deviations that deviate from the coincident relationship between the straight lines, and the rotation axis LX and the straight line L1 are displaced in parallel or have a twisting relationship. It doesn't matter if it is.

スリーブコネクター５０は、好ましくは、スリーブ内側面５２に、テーパー座５１０、５２０と、さらに抜け止め部５１２、５２２とを備えている。テーパー座５１０および５２０は、第１ホルダー部１０の外側面、第２ホルダー部２０の外側面がそれぞれ当接する。抜け止め部５１２、５２２は、第１ホルダー部１０、第２ホルダー部２０と適切に係合することにより、第１光ファイバー１１０と第２光ファイバー２１０との間の光学的結合を維持するのに役立つ。 The sleeve connector 50 preferably includes a tapered seat 510, 520 and a retaining portion 512, 522 on the inner side surface 52 of the sleeve. The tapered seats 510 and 520 are in contact with the outer surface of the first holder portion 10 and the outer surface of the second holder portion 20, respectively. The retaining portions 512 and 522 serve to maintain the optical coupling between the first optical fiber 110 and the second optical fiber 210 by properly engaging the first holder portion 10 and the second holder portion 20. ..

２．第２実施形態
本開示の第２実施形態は、第１実施形態の光ロータリージョイント３０を複数組み合わせた光ロータリージョイントアセンブリーの実施形態である。光ファイバーによる光通信や光伝送は、複数チャンネルのそれぞれを別々の光ファイバーに収容する構成や、双方向通信のために、各方向をそれぞれが担う複数の光ファイバーを採用する構成が想定される。そのような用途においても、本開示の光ロータリージョイントは有用である。 2. Second Embodiment The second embodiment of the present disclosure is an embodiment of an optical rotary joint assembly in which a plurality of optical rotary joints 30 of the first embodiment are combined. For optical communication and optical transmission using optical fibers, it is assumed that a plurality of channels are accommodated in separate optical fibers, or a plurality of optical fibers in each direction are used for bidirectional communication. The optical rotary joints of the present disclosure are also useful in such applications.

図５は、本実施形態における光ロータリージョイントアセンブリーの構成を示す部分断面図であり、光ファイバー用のリール７０に光ロータリージョイントアセンブリー３００を備える構成を示している。光ロータリージョイントアセンブリー３００は、第１光ロータリージョイント３０Ｌと、第２光ロータリージョイント３０Ｒとを備えている。第１光ロータリージョイント３０Ｌ、第２光ロータリージョイント３０Ｒは、それぞれが図１に示した光ロータリージョイント３０と同様の構成を備えており、それぞれについての直線Ｌ１（図１）に相当する直線が互いに略一致している。この直線は、図５においても直線Ｌ１と記している。光ロータリージョイントアセンブリー３００では、この直線Ｌ１と略一致する回転軸回りの回転が許容されつつ、複数のチャネルでの光通信または光伝送を実施できる。 FIG. 5 is a partial cross-sectional view showing the configuration of the optical rotary joint assembly according to the present embodiment, and shows a configuration in which the reel 70 for an optical fiber is provided with the optical rotary joint assembly 300. The optical rotary joint assembly 300 includes a first optical rotary joint 30L and a second optical rotary joint 30R. The first optical rotary joint 30L and the second optical rotary joint 30R each have the same configuration as the optical rotary joint 30 shown in FIG. 1, and the straight lines corresponding to the straight lines L1 (FIG. 1) for each have mutual lines. It is almost the same. This straight line is also referred to as a straight line L1 in FIG. In the optical rotary joint assembly 300, optical communication or optical transmission in a plurality of channels can be performed while allowing rotation around a rotation axis that substantially coincides with the straight line L1.

リール７０は、たとえば支持部材７０４に対し回転可能になっている回転ドラム７０２に光ファイバーケーブルを巻きつけることにより、長尺の光ファイバーケーブルを必要な長さだけ引き出しつつ、光通信または光伝送を行うために用いられる。この際、光ファイバー２１０Ｌ、２１０Ｒは、別々の光ファイバーケーブルの光ファイバー素線であってもよく、また、２芯を一つのジャケットに収容する多芯光ファイバーケーブルのそれぞれの光ファイバー素線であってもよい。回転ドラム７０２は、二つの軸受け７０６Ｌ、７０６Ｒを通じて支持部材７０４により回転可能に支持されている。典型的には、第１ホルダー部１０Ｌ、１０Ｒは、弾性部材７１２Ｌ、７１２Ｒを通じて支持部材７０４に固定されており、支持部材７０４に対し回転できない。光ファイバー２１０Ｌ、２１０Ｒは、それぞれ光ロータリージョイント３０Ｌ、３０Ｒの第２ホルダー部２０Ｌ、２０Ｒにて終端する。典型的には、第２ホルダー部２０Ｌ、２０Ｒは回転ドラム７０２に対し固定されており、それぞれ、第１ホルダー部１０Ｌ、１０Ｒと回転可能な状態で軸合せされている。この軸合せは直線Ｌ１に沿っており、そのためにスリーブコネクター５０Ｌ、５０Ｒも採用されている。このような構造により、図１と同様に、第１ホルダー部１０Ｌと第２ホルダー部２０Ｌとが互いに、および第１ホルダー部１０Ｒと第２ホルダー部２０Ｒとが互いに回転可能になっている。直線Ｌ１は、典型的にはリール７０の支持部材７０４に対する回転軸と略同一となっている。これにより、回転ドラム７０２がリール７０の支持部材７０４に対し回転した場合であっても、その回転中および回転後に、第１光ファイバー１１０Ｌと第２光ファイバー２１０Ｌとの間、および第１光ファイバー１１０Ｒと第２光ファイバー２１０Ｒとの間における光学的結合は維持される。したがって、第１光ファイバー１１０Ｌと第２光ファイバー２１０Ｌ、および第１光ファイバー１１０Ｒと第２光ファイバー２１０Ｒは、それぞれの光学的結合を維持したまま、第２光ファイバー２１０Ｌ、第２光ファイバー２１０Ｒを回転ドラム７０２から引き延ばしたり、回転ドラム７０２に巻き取ったりすることができる。 The reel 70 is used to perform optical communication or optical transmission while pulling out a long optical fiber cable by a required length by winding an optical fiber cable around a rotating drum 702 that is rotatable around a support member 704, for example. Used for. At this time, the optical fibers 210L and 210R may be the optical fiber strands of separate optical fiber cables, or may be the respective optical fiber strands of the multi-core optical fiber cable that accommodates the two cores in one jacket. The rotary drum 702 is rotatably supported by a support member 704 through two bearings 706L and 706R. Typically, the first holder portions 10L and 10R are fixed to the support member 704 through the elastic members 712L and 712R, and cannot rotate with respect to the support member 704. The optical fibers 210L and 210R are terminated by the second holder portions 20L and 20R of the optical rotary joints 30L and 30R, respectively. Typically, the second holder portions 20L and 20R are fixed to the rotating drum 702, and are aligned with the first holder portions 10L and 10R in a rotatable state, respectively. This axis alignment is along the straight line L1, and sleeve connectors 50L and 50R are also adopted for this purpose. With such a structure, as in FIG. 1, the first holder portion 10L and the second holder portion 20L can rotate with each other, and the first holder portion 10R and the second holder portion 20R can rotate with each other. The straight line L1 is typically substantially the same as the rotation axis of the reel 70 with respect to the support member 704. As a result, even when the rotating drum 702 rotates with respect to the support member 704 of the reel 70, between the first optical fiber 110L and the second optical fiber 210L, and between the first optical fiber 110R and the first optical fiber 110R and after the rotation. 2 The optical coupling with the optical fiber 210R is maintained. Therefore, the first optical fiber 110L and the second optical fiber 210L, and the first optical fiber 110R and the second optical fiber 210R may extend the second optical fiber 210L and the second optical fiber 210R from the rotating drum 702 while maintaining their respective optical couplings. , Can be wound around a rotating drum 702.

さらに、本実施形態の光ロータリージョイントアセンブリー３００の実用性を高めるために、第１光ロータリージョイント３０Ｌと、第２光ロータリージョイント３０Ｒを、たとえば支持部材７０４などの周囲の機械部品に対し緊密には固定しないことも好ましい。たとえば、図５のリール７０の例では、第１ホルダー部１０Ｌ、第１ホルダー部１０Ｒが弾性部材７１２Ｌ、７１２Ｒによって支持部材７０４に対して取り付けられていものも好ましい。このような場合、光学的結合を維持するために必要となる機械的精度に過剰な品質が要求されない、周囲も含め各部材の変形が許容され過度な剛性が要求されない、機械的振動の影響を極小化できる、といった利点がもたらされる。なお、弾性部材７１２Ｌ、７１２Ｒの材質は特段限定されず、金属、ゴム、樹脂など任意の材質を採用することができる。 Further, in order to enhance the practicality of the optical rotary joint assembly 300 of the present embodiment, the first optical rotary joint 30L and the second optical rotary joint 30R are closely attached to surrounding mechanical parts such as a support member 704. It is also preferable not to fix. For example, in the example of the reel 70 of FIG. 5, it is also preferable that the first holder portion 10L and the first holder portion 10R are attached to the support member 704 by the elastic members 712L and 712R. In such a case, the mechanical accuracy required to maintain the optical coupling is not required to be excessive quality, the deformation of each member including the surroundings is allowed, and excessive rigidity is not required, and the influence of mechanical vibration is affected. It has the advantage of being able to be minimized. The materials of the elastic members 712L and 712R are not particularly limited, and any material such as metal, rubber, and resin can be adopted.

３．第３実施形態
本開示においては光ロータリージョイント部品付き光ファイバーケーブルの実施形態も提供される。図６は、光ロータリージョイント部品付き光ファイバーケーブル４０（以下「光ファイバーケーブル４０」と呼ぶ）の構成を示す概略図である。光ファイバーケーブル４０には、図１に示す第１ホルダー部１０が取り付けられている。この第１ホルダー部１０はボールレンズ１２０を保持しており、かつ、光ファイバー１１０の端部１１２をなす端面１１４をボールレンズに向けている。したがって、光ロータリージョイント部品付き光ファイバーケーブル４０には、光ロータリージョイント３０（図１）の第１ホルダー部１０側部品となるが取り付けられている。光ファイバーケーブル４０は、図１の光ロータリージョイント３０を組立てるために光ファイバー１１０に取り付ける部品を取り付けた状態ともいえるため光ロータリージョイント３０を構成するための中間といえる。光ファイバーケーブル４０と同様の構成の光ファイバーケーブルは、光ロータリージョイント３０の第２ホルダー部２０側にも用いることができる。このため光ロータリージョイント３０を構成するためには、光ファイバーケーブル４０を二本用意し、スリーブコネクター５０などに取り付けることができる。図６の光ロータリージョイント部品付き光ファイバーケーブル４０において、第１光ファイバー１１０には、第１ホルダー部１０が取り付けられている。光ロータリージョイント部品付き光ファイバーケーブル４０は、第１ボールレンズ１２０を通じて光ロータリージョイント３０（図１）を構成するための光ファイバーケーブルの製品である。このような実施形態を採用した場合、光ファイバーケーブルを利用するユーザーは、光ファイバーケーブルを取り付ける接続の現場において、光ロータリージョイントという高機能な接続形態を実現するために要求される作業は極めて簡易なものだけである。光ロータリージョイントが作業な簡易で利用できることは、光ファイバーケーブルの適用用途の拡大に大きく寄与する。 3. 3. Third Embodiment The present disclosure also provides an embodiment of an optical fiber cable with an optical rotary joint component. FIG. 6 is a schematic view showing the configuration of an optical fiber cable 40 with an optical rotary joint component (hereinafter referred to as “optical fiber cable 40”). The first holder portion 10 shown in FIG. 1 is attached to the optical fiber cable 40. The first holder portion 10 holds the ball lens 120, and the end surface 114 forming the end portion 112 of the optical fiber 110 is directed toward the ball lens. Therefore, the optical fiber cable 40 with the optical rotary joint component is attached to the optical fiber cable 40, which is the component on the first holder portion 10 side of the optical rotary joint 30 (FIG. 1). Since the optical fiber cable 40 can be said to be in a state in which a component to be attached to the optical fiber 110 is attached to assemble the optical rotary joint 30 of FIG. 1, it can be said to be an intermediate for forming the optical rotary joint 30. An optical fiber cable having the same configuration as the optical fiber cable 40 can also be used on the second holder portion 20 side of the optical rotary joint 30. Therefore, in order to form the optical rotary joint 30, two optical fiber cables 40 can be prepared and attached to the sleeve connector 50 or the like. In the optical fiber cable 40 with an optical rotary joint component of FIG. 6, a first holder portion 10 is attached to the first optical fiber 110. The optical fiber cable 40 with an optical rotary joint component is a product of an optical fiber cable for forming an optical rotary joint 30 (FIG. 1) through a first ball lens 120. When such an embodiment is adopted, the user who uses the optical fiber cable can perform extremely simple work required to realize a highly functional connection form called an optical rotary joint at the connection site where the optical fiber cable is attached. Only. The simple and easy use of optical rotary joints greatly contributes to the expansion of applications for optical fiber cables.

４．各実施形態の光ファイバー
上記いずれの実施形態においても、採用可能な光ファイバーは用途に応じ自由に決定することができる。光ファイバーの材質は典型的には石英系、プラスチック系が採用される。また、典型例では、１０Ｇｂｐｓまたはそれ以上の速度で通信が可能なマルチモードの光ファイバーが採用される。上述したもの以外にも、シングルモードでの伝送を行う光ファイバーを採用する種々の光ファイバーケーブルを採用することができる。 4. Optical fiber of each embodiment In any of the above embodiments, the optical fiber that can be adopted can be freely determined according to the application. The material of the optical fiber is typically quartz or plastic. Further, as a typical example, a multi-mode optical fiber capable of communicating at a speed of 10 Gbps or higher is adopted. In addition to those described above, various optical fiber cables that employ optical fibers for transmission in a single mode can be adopted.

以上、本開示の実施形態を具体的に説明した。上述の各実施形態および構成例は発明を説明するために記載されたものであり、本出願の発明の範囲は特許請求の範囲の記載に基づいて定められるべきものである。各実施形態の他の組合せを含む本開示の範囲内に存在する変形例もまた特許請求の範囲に含まれるものである。 The embodiments of the present disclosure have been specifically described above. Each of the above embodiments and configuration examples is described for explaining the invention, and the scope of the invention of the present application should be determined based on the description of the scope of claims. Modifications that exist within the scope of the present disclosure, including other combinations of each embodiment, are also within the scope of the claims.

本開示は光通信・光伝送を利用する任意の機器の通信のために使用可能である。 The present disclosure can be used for communication of any device that uses optical communication / optical transmission.

１０、１０Ｌ、１０Ｒ、第１ホルダー部
２０、２０Ｌ、２０Ｒ第２ホルダー部
１２、２２支持面
１１０、１１０Ｌ、１１０Ｒ、２１０、２１０Ｌ、２１０Ｒ光ファイバー
１１２、２１２端部
１１４、２１４端面
１２０、２２０ボールレンズ
１３０、２３０金属筒
１３２、２３２内側面
１３４、２３４開口
１３６、１３６Ａ、２３６、２３６Ａストッパー部
１３８、１３６Ａ、２３８、２３８Ａ中空通路
１４０、１４０Ａ、２４０、２４０Ａフェルール
１４２、１４２Ａ、２４２、２４２Ａテーパー側面
３０、３０Ｌ、３０Ｒ光ロータリージョイント
３００光ロータリージョイントアセンブリー
４０光ロータリージョイント部品付き光ファイバーケーブル
５０、５０Ｌ、５０Ｒスリーブコネクター
５２スリーブ内側面
５１０、５２０テーパー座
５１２、５２２抜け止め部
７０リール
７０２回転ドラム
７０４支持部材
７０６Ｌ、７０６Ｒ軸受け
７１２Ｌ、７１２Ｒ弾性部材 10, 10L, 10R, 1st holder part 20, 20L, 20R 2nd holder part 12, 22 Support surface 110, 110L, 110R, 210, 210L, 210R Optical fiber 112, 212 End part 114, 214 End face 120, 220 Ball lens 130, 230 Metal cylinder 132, 232 Inner side surface 134, 234 Opening 136, 136A, 236, 236A Stopper part 138, 136A, 238, 238A Hollow passage 140, 140A, 240, 240A Ferrule 142, 142A, 242, 242A Tapered side surface 30 , 30L, 30R Optical rotary joint 300 Optical rotary joint assembly 40 Optical fiber cable with optical rotary joint parts 50, 50L, 50R Sleeve connector 52 Sleeve inner surface 510, 520 Tapered seat 512, 522 Retaining part 70 Reel 702 Rotating drum 704 Support Member 706L, 706R Bearing 712L, 712R Elastic member

Claims

A first holder portion that holds the end portion of the first optical fiber and the first ball lens so that the end surface forming the end portion of the first optical fiber faces the first ball lens.
The end face forming the end of the second optical fiber is directed toward the second ball lens, and the end of the second optical fiber and a second holder for holding the second ball lens are provided.
The end portion of the first optical fiber, the first ball lens, the second ball lens, and the end portion of the second optical fiber are arranged so as to be aligned in one straight line in this order.
An optical rotary joint in which the first holder portion and the second holder portion are rotatable around a rotation axis substantially coincided with the one straight line, at least one of which is relatively rotatable with respect to the other.

The first holder portion has a hollow passage that holds the first ball lens inside one end portion and receives the first optical fiber from the other end portion.
The optical rotary joint according to claim 1, wherein the second holder portion has a hollow passage that holds the second ball lens inside one end portion and receives the second optical fiber from the other end portion.

The first holder portion and the second holder portion include a metal cylinder having an inner surface surrounding the hollow passage.
The metal cylinder has an opening with a diameter smaller than the diameter of the first ball lens or the second ball lens on the side of the one end of the hollow passage.
The optical rotary joint according to claim 2, wherein the inner side surface of the metal cylinder holds the first ball lens or the second ball lens at a position that closes the opening.

It has a tapered side surface on the outer surface and further includes a ferrule for accommodating the first optical fiber or the second optical fiber.
The inner side surface of the first holder portion or the second holder portion surrounding the hollow passage abuts on the tapered side surface of the ferrule, thereby causing the end surface of the first optical fiber or the second optical fiber to be the first ball. The optical rotary joint according to claim 2, further comprising a stopper portion that aligns with the focal position of the lens or the second ball lens.

The outer surfaces of the first holder portion and the second holder portion have support surfaces that are at least partially axisymmetric around the one straight line.
The optical rotary joint according to claim 1, further comprising a sleeve having an inner surface that contacts both the support surface of the first holder portion and the support surface of the second holder portion.

The optical rotary joint according to claim 1, further comprising an elastic member that elastically supports at least one of the first holder portion and the second holder portion.

The first optical rotary joint, which is the optical rotary joint according to claim 1,
An optical rotary joint assembly comprising the second optical rotary joint, which is the optical rotary joint according to claim 1.
The one straight line in the first optical rotary joint and the one straight line in the second optical rotary joint substantially coincide with each other.
Optical rotary joint assembly.

With a ball lens
An optical rotary joint component comprising an optical fiber and a holder for holding the ball lens with its end face forming the end of the optical fiber facing the ball lens.

The optical rotary joint component according to claim 8 and
An optical fiber cable with an optical rotary joint component comprising an optical fiber cable having at least one end connected to the optical rotary joint component.