JP2022034196A - 多チャンネル（ｃｈ）双方向光ファイバロータリージョイント（ＦＯＲＪ） - Google Patents

Abstract

【課題】波長多重伝送技術で、回転系の多チャンネル（ｃｈ）双方向伝送系を構築するために、信号回線器と信号回線器との一体構造を小型化、軽量化することのできる多ｃｈ双方向光ファイバロータリージョイント（ＦＯＲＪ）を提供する。【解決手段】多ｃｈ双方向ＦＯＲＪ９０は、回転機構の回転側に搭載される回転側電子機器と静止側に設置される静止側機器との間に構成する光ファイバ結合光学系を自動調心する機構を持つＦＯＲＪで、回転機構の回転枠回転シャフト７１に接続されるスリップリング或いは駆動モータの中空シャフト６２の中空部６３にＦＯＲＪの筐体を固定しＦＯＲＪの回転可能側の光ファイバ結合光学系２０を回転機構の静止側に固定する形態とすることによって、中空シャフトを中心とする同心円状に一体構造化されたＦＯＲＪであって、回転枠の回転時にＦＯＲＪの筐体が中空シャフトと共に回転する構成である。【選択図】図４

Description

本発明は、回転機構の回転側と静止側とに設置される各電子機器間の光ファイバ通信系の中に空間光路を構成して、高精細画像伝送他を行う高速赤外線通信技術に関する。

高速大容量情報の伝送分野では、４Ｋ画像のような高精細画像の同軸ケーブルによる伝送は実現しているものの、長距離伝送には有利なので光伝送が拡大している。
波長の異なる多数の光信号を光ファイバ上に重ね合わせて送る波長多重伝送技術（ＷＤＭ／Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ）が知られているが、１芯の光ファイバで、多チャンネル（ｃｈ）の双方向伝送を実現するＷＤＭ技術に対応したＳＦＰ（Ｓｍａｌｌ Ｆｏｒｍ Ｆａｃｔｏｒ Ｐｌｕｇｇａｂｌｅ）型光トランシーバや波長合分波器（Ｍｕｘ／Ｄｅｍｕｘ）が低価格で入手できるようになって来ている。

特開２０１９－１９１２５３号公報

回転機構の回転部位においては、回転側と静止側との間の信号回線（Ｓｉｇｎａｌ Ｃｉｒｃｕｉｔ）と電力回線（Ｐｏｗｅｒ Ｃｉｒｃｕｉｔ）が課題になる。
前者の信号回線に対しては、接触式であれば「伝送速度は略３Ｇｂｐｓが限度」との制約があるもののスリップリングが、非接触式であれば台形状のダブプリズムを機械的に回転させることで光ファイバに光結合させる構造のタブプリズム型の周知の光ファイバロータリージョイント（ＦＯＲＪ／Ｆｉｂｅｒ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｒｏｔａｒｙ Ｊｏｉｎｔ）が一般的であった。
但し、後者の非接触式のものは振動・衝撃等の耐環境性の課題があったから用途は限定的である。
一方、回転側と静止側の光ファイバ間を接続する、光ファイバ結合光学系をボールレンズや屈折率分布型（ＧＲＩＮ）レンズ等で構成する信号回線器のＦＯＲＪは上記のタブプリズム方式に比べ小型軽量になったものの、回転側への給電用スリップリングや回転トランス等の電力回線器と一体構造化し実現化するには小型化、軽量化に課題が残っている。

本発明はこのような課題を解決するために成されたもので、近年低価格で入手できるようになってきた、ＳＦＰ型光トランシーバや波長合分波器を適用した波長多重伝送技術（ＷＤＭ）で、回転系の多ｃｈ双方向伝送系を構築するために、信号回線器と信号回線器との一体構造を小型化、軽量化する手段の提案を行う。

本発明による請求項１の多チャンネル（ｃｈ）双方向光ファイバロータリージョイント（ＦＯＲＪ）は、回転機構の回転側に搭載される回転側電子機器と静止側に設置される静止側電子機器との間に構成する光ファイバ結合光学系を自動調心する機構を持つＦＯＲＪ（Ｆｉｂｅｒ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｒｏｔａｒｙ Ｊｏｉｎｔ）であって、前記回転機構の回転枠回転シャフトに接続されるスリップリング或いは駆動モータの中空シャフトの中空部に前記ＦＯＲＪの筐体を固定し前記ＦＯＲＪの回転可能側の前記光ファイバ結合光学系を前記回転機構の静止側に固定する形態とすることによって、前記中空シャフトを中心とする同心円状に一体構造化されたＦＯＲＪであって、前記回転枠の回転時に前記ＦＯＲＪの筐体が前記中空シャフトと共に回転することを特徴としている。
これにより、例えば、この筐体回転形態でスリップリング等と一体構造化されたＦＯＲＪによって、回転機構の回転側と静止側との間で信号回線と電力回線を実施するときの回転側の作動環境を静止側の環境と同一とすることができる。

前記した課題を解決するため、本発明の請求項２において、前記一体構造化されたＦＯＲＪは、静止空間内のＡとＢの異なる２地点のそれぞれに設置された多チャンネル出力の電子機器、ＳＦＰ（Ｓｍａｌｌ Ｆｏｒｍ Ｆａｃｔｏｒ Ｐｌｕｇｇａｂｌｅ）型光トランシーバ及びＴＦＦ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｆｉｌｔｅｒ）方式の波長合分波器で構成され、波長多重伝送技術（ＷＤＭ／Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ）適用のＡ側伝送系及びＢ側伝送系を、両端に光コネクタを持つ１芯の光ファイバで接続し構成された静止系の多ｃｈ双方向伝送系に対し、前記回転機構上に前記Ａ側伝送系を移行搭載した後、その入出力形態が変更されて新たに構成された、光コネクタ付帯の一体構造ＦＯＲＪへの前記両端に光コネクタを持つ１芯の光ファイバからの変換によって、前記Ａ側伝送系と前記Ｂ側伝送系との間の回転系の多ｃｈ双方向伝送系を構成することを特徴としている。
これにより、例えば、静止側のＡとＢの２地点間で運用されているＷＤＭ技術による多ｃｈ双方向伝送系を簡易に回転系の多ｃｈ双方向伝送系に移行させることができる。

本発明による多ｃｈ双方向ＦＯＲＪは、以上のように構成されているため、次のような効果を得ることができる。すなわち、静止空間内のＡ地点側電子機器を、死角を生じないように設置された複数基の撮像装置とし、その中から１台の撮像装置を、「筐体回転形態でスリップリング等と一体構造化されたＦＯＲＪ」を組込んだ回転機構に移行、搭載する状況で考察する。
この場合、１台の撮像装置で３６０°視野の画像（パノラマ画像）が得られるから、静止側の信号処理装置でパノラマ画像に対し「関心画像を切り出して追跡処理」すれば、顔認証が可能となるから、死角を生じないように静止空間に設置された複数基の撮像装置と同等の顔認証の実施が可能という成果が得られる。
このとき、上記を異なる波長域の撮像装置に適用すれば得られる情報は倍増化する。
逆に、搭載機器を回転機構から卸下し、この筐体回転形態ＦＯＲＪを光コネクタ付き光ファイバでの接続に変更すれば、上記搭載機器は静止環境下で画像取得が可能になる。
これにより、高額な撮像装置の有効活用が可能になり、レンタル撮像器材の有効活用等も含め、器材運営費が低コスト化される。
また、撮像装置の機種変更等に基づく通信グレードの変化が生じた場合には、光トランシーバを通信速度環境に適合するＳＦＰ型光トランシーバに変更するのみで対応可能になるから、器材運営範囲が拡大されて総合コストの低減が促進される。
従って、回転軸で電気信号を伝送する電気スリップリングの中空軸内部に、その同芯状にＦＯＲＪ（光スリップリング）を配置し、電力または電気信号と光信号を伝送する。さらに光信号は多チャンネルの信号を１本の光ファイバで伝送できる電子機器を組合せ、たとえば複数のカメラ構成の装置でも１本の光ファイバで信号を伝送できるシステムを構成できる。

本発明の実施の形態によるテーパ部材を自動調心機構化する構造のＦＯＲＪを示す構成図である。 本発明の実施の形態によるスリップリングの中空シャフト内への通常の取付形態でのＦＯＲＪの構成図である。 通常の実施の形態によるスリップリングへの通常の直列状取付形態のＦＯＲＪの構成図である。 本発明の実施の形態による筐体回転形態でスリップリングと一体構造化されたＦＯＲＪの構成図である。 本発明の実施の形態による筐体回転形態でスリップリング、駆動モータと一体構造化されたＦＯＲＪの構成図である。 本発明の実施の形態による静止系と回転系の多ｃｈ双方向ＦＯＲＪの構成図である。 本発明の実施の形態による多ｃｈ双方向ＦＯＲＪで構成した多ｃｈ双方向伝送系である。

本発明による多ｃｈ双方向光ファイバロータリージョイント（ＦＯＲＪ）を実施するための最良の形態について説明する。

まず、図１に示す「光ファイバ結合光学系を自動調心する機構を持つＦＯＲＪ１」について述べる。
図１は断面が台形形状のテーパ部材１０の中心線１０１と突当軸受１２の回転軸１２１とを一致させる自動調心機構である「テーパ部材１０を自動調心機構化する構造」を示している。
さて、図１はＦＯＲＪ１の回転側光ファイバ結合光学系２０が図６の回転機構７の回転枠回転シャフト７１に光ファイバ結合光学系取付具１８を用いて接続される適用形態を示している。
このとき、回転枠回転シャフト７１が光ファイバ結合光学系取付具１８を介して回転側光学スリーブ２０２を突当軸受１２に押し付けるように組み立てることによって、テーパ部材１０には、Ａ点とＢ点の接触位置に右方向に押力が作用する状態になる。
このような構造によれば、テーパの形状作用により回転側光学スリーブ２０２に発生する、紙面内の上下方向と左右方向の反押力が、回転側光学スリーブ２０２の中心線をテーパ部材１０の中心線１０１に一致させる調心力になる。

次に、テーパ部材１０の中心線１０１と突当軸受１２の回転軸１２１との調心機構を説明する。この調心機構は、上記の調心機構との対応をとると、テーパ部材１０の外面がテーパ部材１０の内面に、突当軸受１２の内輪が回転側光学スリーブ２０２に対応する（共に円筒形状体）とすれば同様に説明できる。
従って、図１のＦＯＲＪ１は、回転側光学スリーブ２０２の中心線、テーパ部材１０の中心線１０１及び突当軸受１２の回転軸１２１を全て一致させ得る構造と言えるので、「テーパ部材１０を自動調心機構化する構造」のＦＯＲＪ１と言えることになる。
このＦＯＲＪ１は、その構成部材であるテーパ部材１０の形状作用に基づく調心力によって、構成部材の製造誤差や組立誤差を、自ら減殺し静止側光ファイバ１７２への光結合を容易にさせる自動調心機構のＦＯＲＪ１と言える。
図１に示したＦＯＲＪ１の静止側構造は、突当軸受１２をカラー(ワッシャ)１５に変更したことのみであるが、テーパ部材１０を用いて構成部材の各中心線を一致させる構造は同じである。
それゆえ、この静止側構造を回転側と同様に、カラー(ワッシャ)１５を突当軸受１２に変更して回転側構造と同一構造としてもよいことになる。
最後に、図１に関する前述よりも細部の説明は特開２０１９－１９１２５３号公報である特許文献１に開示されているので、その内容は公知であるのでここでは省略している。

図２は、図６の回転機構７の回転枠回転シャフト７１に、スリップリング６とＦＯＲＪ１のそれぞれの回転側が接続された状態を表している。
ＦＯＲＪ１はスリップリング６の中空部６３に収納された状態で、その回転側光ファイバ結合光学系２０が回転枠回転シャフト７１に直結される形態を表している。
図２では、スリップリング６とＦＯＲＪ１の双方の構造を描出するために、図１のＦＯＲＪ１の突当軸受１２を白丸で、負荷支持軸受１３を黒丸で、また筐体１１は線分で簡略化し、また、テーパ部材１０や光ファイバ結合光学系取付具１８は省略し、ここでの説明に関連する構造特性の明確化を図っている。
以上から図２は、回転機構７の回転枠回転シャフト７１にスリップリング６とＦＯＲＪ１のそれぞれの回転側が、回転機構７の回転軸７０を中心とする同心円状でスリップリング６がＦＯＲＪ１の外側に並列状に接続される構造を示している。
この時、ＦＯＲＪ１の筐体１１をスリップリング６の静止側に、静止側との接続部としての取付具６４を用いて接続し、ＦＯＲＪ１の回転側光ファイバ結合光学系２０を回転枠回転シャフト７１に接続し回転する状態にしなくてはならないから、ＦＯＲＪ１はスリップリング６に対して他の支持点が得られ無いことから片持構造になる。
この片持構造では、回転枠回転シャフト７１の回転軸７０のブレ、傾き等による外乱力により負荷支持軸受１３に及ぼす負荷が、特に細径のＦＯＲＪ１では負荷支持軸受１３の耐強度が小さくなるから、通常径の場合より過大になることが懸念される。
一方、スリップリング６がＦＯＲＪ１の内側に並列接続される構造は、ＦＯＲＪ１の内部の光路が構成できないことから不可能であるので、成立性のある並列接続構造は、片持構造ではあっても、図２の形態のみとなる。

さて、回転枠回転シャフト７１にスリップリング６とＦＯＲＪ１のそれぞれの回転側を接続するとき、上記した並列接続と以下に述べる直列接続の２種類の接続方法がある。
図３に「回転枠回転シャフト７１⇒スリップリング６⇒ＦＯＲＪ１」の順に、それぞれの回転側が接続される直列状態を示す。図示しないが、静止側も直接的或いは間接的にそれぞれ接続される。
このとき、スリップリング６の回転シャフトには、ＦＯＲＪ１の回転側光ファイバ１７１を通過させるだけの細孔が必要であるが、図には細孔を図示せず、中実の回転シャフト６０１として描いてある。中空シャフト６２の場合は、図２に表している。
実は、直列接続の形態は、この図３に示された形態しかない。
何故なら、「⇒ＦＯＲＪ１⇒スリップリング６」の順に接続する場合には、ＦＯＲＪ１内部において電気配線がボールレンズを貫通してスリップリング６に至らねば、回転側電子機器７２への電力も回転側電子機器７２からの出力信号も伝送できない、ことになるからである。
これにより、直列接続は図３に示された形態のみが成立すると言えることになる。
そのため、光軸方向の外形長が大きい、という課題があっても、信号回線と電力回線の直列接続の一体構造は、基本的に図３に示された形態となる。

図４に、図２の片持構造を解消する並列接続構造案を示す。
ＦＯＲＪ１の静止側（筐体）がスリップリング６の回転側に向合う構造が片持構造を発生させているから、片持構造を解消するには、ＦＯＲＪ１の筐体１１を、スリップリング６の、薄黒色部材で示す中空シャフト６２の内壁面に取付固定し、回転側（図４のＦＯＲＪ１内部の右側）である回転側光ファイバ結合光学系２０を、スリップリング６の静止側６１に静止側との接続部である取付具６４を介し固定すればよい。
ここで、筐体１１は中空シャフト６２に接触状態で取付けられる構造として描いてあるが、スリップリング６の回転側６０に固定可能な取付構造であれば他の形態でも良い。
要は、スリップリング６の中空シャフト６２の中空部６３に、ＦＯＲＪ１の回転側６０と静止側６１を、通常とは逆方向に収納し取付ける形態である。

この結果、筐体１１はスリップリング６の回転側６０と一体化して回転するので、回転枠回転シャフト７１起因の外乱は筐体１１にはスリップリングの負荷支持軸受６９を介して伝わることになるから、その緩衝効果によってＦＯＲＪ１の負荷支持軸受１３への負荷が、図２のような、回転枠回転シャフト７１への直結形態に比べ軽減される。
これは、特に細径のＦＯＲＪ１に対する適用性を高めることになる、と言える。
また、前記回転機構７の回転部位に設置される信号回線と電力回線を一体化した構造体は、市販のスリップリングのサイズは勿論、その形状も同等仕様で実施されることを期待されるから、信号回線をＦＯＲＪ１で実施しつつ電力回線をも行う形態は回転部位に整合する構造体でなければならない。
この要求に対し、本実施の形態の「筐体回転形態でスリップリング６と一体構造化されたＦＯＲＪ９０」であれば、回転機構７の回転軸周りの狭小空間での信号回線と電力回線が対処可能になる。

次に、図５に回転枠回転シャフト７１を駆動する、中空シャフト６２１を持つモータと筐体回転形態のＦＯＲＪ１を一体化した構造のＦＯＲＪ９１を示す。
この一体構造を構成するには、筐体回転形態のＦＯＲＪ１の筐体１１と回転側光ファイバ結合光学系２０が取り付けられるモータの部材を明確にすれば良い。
図４との比較で示すと、スリップリング６の場合の中空シャフト６２を、駆動モータの中空シャフト６２１に、そして、スリップリング６の場合の静止側との接続部（取付具）６４を、駆動モータのエンドプレート６１１と看做せば良いことになる。
即ち、図５は、駆動モータをその駆動源である電機子（アーマチュア）をも図示を省略し、中空シャフト６２１とエンドプレート６１１のみで表し単純化していることになる。
次に、図５では、スリップリング６と駆動モータのエンドプレート６１１との各静止側は「直結状態」として描いてあるが、「間接的な接続」である場合も考えられることを付言する。
これにより、回転機構７はスリップリング６或いは駆動モータと一体構造化したＦＯＲＪ９０を装着できることになるから、回転枠回転シャフト７１と中空シャフト６２の接続部周辺が簡素化され、回転機構７の回転側電子機器７２の搭載スペースの確保が容易になる。
但し、図５にはスリップリング６も駆動モータの中空シャフト６２１に取付けられている状態を示しているから、スリップリング６、ＦＯＲＪ１及び駆動モータの３部材の一体構造と言うことができる。スリップリング６が不要の場合には、図５の構成からスリップリング６を削除すれば良い）。
また、この構造はモータ側から見れば「信号回線と電力回線機能付きのモータ」とも 言える。

さて、「筐体回転形態でスリップリング６或いは駆動モータと一体構造化されたＦＯＲＪ９０」は、「スリップリング６或いは駆動モータの中空シャフトの中空部６３にＦＯＲＪの筐体１１を固定する構造が共通である」ことから、以下では「一体構造ＦＯＲＪ９０」と短縮化して呼ぶ。

静止系内で展開している静止系の多ｃｈ双方向伝送系３を、回転系に簡易に移設できれば高速デジタル機器の運用環境を拡大でき機器の有効活用が期待できるであろう。
そこで、上図と下図からなる図６を基に、上図の静止系の多ｃｈ双方向伝送系３から、下図の回転系の多ｃｈ双方向伝送系２００を構成する手法を説明する。
ここで、「静止系の」多ｃｈ双方向伝送系３とは、静止空間内のＡとＢの異なる２地点間、即ち、「静止側内で構成される」信号伝送系の意であり、「回転系の」とは、回転機構の「回転側と静止側間で構成される」の意である。
また、図６には上記の静止系も回転系も電力供給系は問題なし、と扱い描いてない。
さて、図６の上図は、静止空間内のＡ地点にあるＡ側伝送系３０のＰ点と、Ｂ地点にあるＢ側伝送系３１のＱ点との間を、両端に光コネクタを持つ１芯の光ファイバ３２で接続し構成した静止系の多ｃｈ双方向伝送系３である。
次に、図６の下図は、回転機構７上にＡ側伝送系３０を搭載した後、Ａ側伝送系３０のＰ点とＢ側伝送系３１のＱ点との間を、回転機構７に組込んだ「光コネクタ付帯の一体構造ＦＯＲＪ９１」で接続し構成した回転系の多ｃｈ双方向伝送系２００である。

ここで、まず、「光コネクタ３３付帯の一体構造ＦＯＲＪ９１」の構成の説明を、前出の「一体構造ＦＯＲＪ９０」と比較して行う。
・一体構造ＦＯＲＪ９０；（図４と図５）
筐体回転形態でスリップリング等と一体構造化されたＦＯＲＪ・・・光コネクタ無し
・光コネクタ付帯の一体構造ＦＯＲＪ９１;
一体構造ＦＯＲＪ９０の光ファイバ両端に光コネクタを持つ形態・・・光コネクタあり

次に、回転側のＰ点と静止側のＱ点は以下の位置を意味する（図６参照）。
・（静止系の）Ｐ点とＱ点；Ａ側伝送系３０及びＢ側伝送系３１の１芯光ファイバ５０１、５１１と「両端に光コネクタを持つ１芯の光ファイバ３２」との光コネクタによる接続点
・（回転系の）Ｐ点とＱ点；図から明らかなように、静止系の「両端に光コネクタを持つ１芯の光ファイバ３２」を「光コネクタ付帯の一体構造ＦＯＲＪ９１」に変更したのみであるから、回転系のＰ点とＱ点は静止系のそれらと同じ位置になる
逆に、図６の下図の光コネクタ付帯の一体構造ＦＯＲＪ９１の「回転側のＰ点」と「静止側のＱ点」を、光コネクタを両端に持つ１芯の光ファイバ３２で接続した後、Ａ側伝送系３０を静止側（地上）のＡ地点に卸下すれば、地上に展開させていた、静止系の多ｃｈ双方向伝送系３を構成することができる、ことも意味する。
これは、回転機構上のＡ側伝送系３０の作動環境（回転環境）を「光コネクタ付帯の一体構造ＦＯＲＪ９１」によって、静止系のＡ側伝送系３０の作動環境（静止環境）と、光コネクタの接続変更で同等化できることを意味している。

回転系の多ｃｈ双方向送系２００の一例を「３６０°視野が可能な会場での集会用に、地上展開の、或いはレンタルの監視カメラを回転機構に移行、搭載し運用する」形態として考察する。
この例で図６の回転機構７への搭載を図るのは、３６０°のパノラマ画像を基にした追跡方式の顔認証が可能になることで、高額な監視カメラの基数削減が可能になるからである。
さて、上記例の、回転系の多ｃｈ双方向伝送系２００の構成には以下の３案がある。
第１案がスリップリング適用による電気信号回線、第２案が複数ｃｈの１波長での直列化光信号による光信号回線、そして第３案が複数ｃｈの多波長での並列化光信号による光信号回線（ＷＤＭ）、を適用したシステム構成である。
さて、上記例には監視カメラ出力のｃｈ数や信号速度は不定、としてシステムを構成する必要がある、という特徴がある。回転側の電力や搭載スペースの確保は当然である。
すると、第１案のスリップリングには高速デジタル伝送に対し［伝送速度の３Ｇｂｐｓ制約］が存在するために、また、第２案の１波長の直列化光信号による光信号回線は監視カメラの機種変更の度に直列化光信号の変更対応が必須になるから、最終的には第３案のＷＤＭ方式でのシステム構成にせざるを得ない。

図７は、前記回転機構７に搭載された２式の監視カメラ７２１、７２２の画像データを、信号処理装置７３１、７３２で取得し画像制御を行う回転系の２ｃｈ双方向伝送系を示している。
図７は、図６下図を２ｃｈ双方向伝送系として詳細化したもの（回転機構７は描いてない）であるが、まず、図中のＰ点とＱ点は以下のようにより具体化される。勿論、Ｐ点とＱ点は、図６と同一である。
・Ｐ点；回転側合分波器５０のＡ側１芯光ファイバ５０１と光コネクタ付帯の一体構造ＦＯＲＪ９１の回転側光ファイバ１７１との光コネクタによる接続点
・Ｑ点；光コネクタ付帯の一体構造ＦＯＲＪ９１の静止側光ファイバ１７２と静止側合分波器５１のＢ側１芯光ファイバ５１１との光コネクタによる接続点

さて、多ｃｈ双方向ＦＯＲＪ１００と回転系の多ｃｈ双方向伝送系２００の区分を示す。なお、電力回線系は図４或いは図５の形態で同一、として記述を省略する。
・多ｃｈ双方向ＦＯＲＪ１００；
光コネクタ付帯の一体構造ＦＯＲＪ９１にＳＦＰ型光トランシーバ４と波長合分波器５を加えた光信号伝送器。
・回転系の多ｃｈ双方向伝送系２００；
多ｃｈ双方向ＦＯＲＪ１００に回転側電子機器７２と静止側電子機器７３を加えた光信号伝送系。
因みに、静止系の多ｃｈ双方向伝送系３は、図６の上図に開示されている。

ここで、図６で述べた回転系の多ｃｈ双方向伝送系２００の構成手法を図７を基に補足する。正確には静止系から回転系の変換法になる。
まず、Ｐ点とＱ点を結ぶ、両端に光コネクタを持つ１芯の光ファイバ３２から、光コネクタ付帯の一体構造ＦＯＲＪ９１への置換を光コネクタの脱着操作によって行う。
この光コネクタ付帯の一体構造ＦＯＲＪ９１を組込んだ回転機構７に、Ｐ点よりも左方にある構成部材（地上のＡ地点に展開されている機器）を搭載し、Ｐ点で光コネクタ同士で接続した状態が図７と言える（Ｑ点の右方が地上のＢ地点の機器と同じ）。
これにより、回転系の多ｃｈ双方向伝送系２００の構成は、その「実現手段」を回転機構７が具備する、光コネクタ付帯の一体構造ＦＯＲＪ９１の信号回線機能と電力回線機能とし、「操作手段」を光コネクタの脱着とすることで可能、と言えることになる。

「回転系」の信号回線と電力回線の内、電力回線の構成手法については図４と図５で述べたから、以下では回転系の多ｃｈ双方向伝送系２００の「信号回線の構成手法」について述べる。
図７を基に、第１監視カメラ７２１の画像出力の回転側（左方）から静止側（右方）への流れを説明する（図には電力供給系は省略し描いてない）。
ここで、図中の実線が電気信号（電線）、破線が光信号（光ファイバ）を表している。
第１監視カメラ７２１の画像出力ＴＸ１Ａ（波長λ１）は、細黒線枠で囲った回転側光トランシーバ・チェンネル１（ｃｈ１）４０１の回転側送受信分離フィルタ（ｄｉｃｈｒｏｉｃ ｆｉｌｔｅｒ)４０３で透過された波長λ１の光信号が回転側合分波器５０に入力され、第２監視カメラ７２２の出力ＴＸ２Ａ（波長λ３）と合波されてＰ点に至る。
Ｐ点通過後、光コネクタ付帯の一体構造ＦＯＲＪ９１に伝送された光信号がＱ点に至る。
Ｑ点通過後、静止側合分波器５１に入力されて分波され、細黒線枠で囲った静止側光トランシーバ・チェンネル１（ｃｈ１）４１１の静止側送受信分離フィルタ４１３で反射され静止側光トランシーバ・チェンネル１（ｃｈ１）４１１からの出力ＲＸ１Ａ（波長λ１）として第１信号処理装置７３１に入力される。

次に、静止側から回転側に向かう信号の流れを説明する。
第１信号処理装置７３１の出力ＴＸ１Ｂ（波長λ２）は、静止側送受信分離フィルタ４１３で透過された波長λ２の光信号が静止側合分波器５１に入力され、第２信号処理装置７３２の出力ＴＸ２Ｂ（波長λ４）と合波されてＱ点に至る。
Ｑ点を通過後、光コネクタ付帯の一体構造ＦＯＲＪ９１によって回転側に伝送された光信号がＰ点を通過後、回転側合分波器５０に入力され分波されて、回転側光トランシーバ・チェンネル１（ｃｈ１）４０１の回転側送受信分離フィルタ４０３で反射され回転側光トランシーバ・チェンネル１（ｃｈ１）４０１からの出力ＲＸ１Ｂ（波長λ２）として第１監視カメラ７２１に入力される。
次に、残りの１ｃｈ分の双方向伝送系の説明が必要になるが、それは上記した１ｃｈ分の双方向伝送系と全く同じ（各ｃｈは独立）であるので省略する。

今、静止系の多ｃｈ双方向伝送系３の作動環境に対する、回転系の作動環境差を考察すると次のようなものが挙げられる。
・第１：回転側での電力、第２：回転機構の搭載スペース、第３：伝送信号のｃｈ数変化への対応、第４：信号毎の伝送速度の変更への対応
すると、静止系の多ｃｈ双方向伝送系を回転系に円滑に移行させるには、上記の作動環境差を解消させ、回転環境を静止環境の作動環境と同等化させることが必要になる。
この「回転環境を静止環境と同等化するイコライザ」機能は、アナログ信号や略３Ｇｂｐｓ以下の速度のデジタル信号に対しては、スリップリングが果たしているから、それを基準にして上記作動環境差を評価すると、
第１項の「回転側給電」と第２項の「スペース確保」は、図４と図５に示した一体構造ＦＯＲＪ９０でスリップリング並み、と言えるであろう。
また、構成部材の、ＳＦＰ型光トランシーバ４は分散設置が可能であること及び波長合分波器５がスリップリングと異なり設置形状の自由度が高いことが「回転機構のペイロードスペースの阻害回避」に資するから、スリップリングの占有容積との大小比較では測れないペイロードスペースの効率化が期待できる、と言えるだろう。
また、第３項の「ｃｈ数変化への対応」及び第４項の「伝送速度変更への対応」は、ＳＦＰ型光トランシーバ４と波長合分波器５には幅広い仕様の市販品が豊富に存在することから十分対応可能と言える。
これらから、光コネクタ付帯の一体構造ＦＯＲＪ９１を具備した回転機構７は明らかに信号回線と電力回線機能及び「回転機構の搭載スペース確保」を実現可能とするから、この一体構造ＦＯＲＪ９１は「回転環境を静止環境と同等化する器材（イコライザ）」と言える、例えば、「高速デジタル伝送系のスリップリング」と言えるであろう。

上記では、回転機構７に移行、搭載される回転側電子機器７２は、静止空間内のＡ側伝送系３０の構成部材であるＡ側電子機器と同じ、と扱ってきたが、移行、搭載時にＡ側電子機器にレンタル器材等を混用するケースもあり得ることから、Ａ側電子機器の一部が同じ、というケースもあり得る。
その場合、そのレンタル器材等が図７のシステム構成下で作動すれば混用は問題ないと言うことになる。
また、スリップリング６が電力回線機能、ＦＯＲＪ１が信号回線機能としてきたが、スリップリング６はアナログ及びデジタル信号の信号回線機能も有することは明白である。 これは、一体構造ＦＯＲＪ９０は電力回線と信号回線の最適配分が可能になることを意味する。

本発明に係る、静止系の多ｃｈ双方向伝送系に対する回転系の作動環境の差異を、信号回線と電力回線の双方の機能を有する一体構造ＦＯＲＪによって解消し実現する多ｃｈ双方向ＦＯＲＪは、上記の如く優れた効果を奏するものであるので、各種の光ファイバ通信、映像伝送機器等の製造に、好適に用いることができる。

１ 自動調心機構の光ファイバロータリージョイント（ＦＯＲＪ)
２ 光ファイバ結合光学系
３ 静止系の多ｃｈ双方向伝送系
４ ＳＦＰ型光トランシーバ
５ 波長合分波器
６ スリップリング
７ 回転機構
１０ テーパ部材
１１ 筐体
１２ 突当軸受
１３ 不可支持軸受
１５ カラー（ワッシャ）
１６ 底板
１８ 光ファイバ結合光学系取付具
２０ 回転測光ファイバ結合光学系
２１ 静止側光ファイバ結合光学系
３０ Ａ側伝送系
３１ Ｂ側伝送系
３２ 両端に光コネクタを持つ１芯の光ファイバ
３３ 光コネクタ
４０ 回転側光トランシーバ（Ａ側光トランシーバ）
４１ 静止側光トランシーバ（Ｂ側光トランシーバ）
５０ 回転側合分波器
５１ 静止側合分波器
６０ 回転側
６１ 静止側
６２ 中空シャフト
６３ 中空部
６４ 静止側との接続部（取付具）
６５ リング
６６ ブラシ
６７ 静止側電源
６８ 内部配線
６９ スリップリングの負荷支持軸受
７０ 回転軸
７１ 回転枠回転シャフト
７２ 回転側電子機器
７３ 静止側電子機器
９０ 一体構造ＦＯＲＪ（光コネクタ無し）
９１ 光コネクタ付帯の一体構造ＦＯＲＪ
１００ 多ｃｈ双方向ＦＯＲＪ
１０１ 中心線
１２１ 回転軸
１７１ 回転測光ファイバ
１７２ 静止測光ファイバ
２００ 回転系の多ｃｈ双方向伝送系
２０２ 回転側光学スリーブ
２０３ 回転側フェルール
４０１ 回転側光トランシーバｃｈ１
４０２ 回転側光トランシーバｃｈ２
４０３ 回転側送受信分離フィルタ（Ａ側送受信分離フィルタ）
４１１ 静止側光トランシーバｃｈ１
４１２ 静止側光トランシーバｃｈ２
４１３ 静止側送受信分離フィルタ（Ｂ側送受信分離フィルタ）
５０１ 回転側光コネクタ（３３）付き１芯の光ファイバ（Ａ側１芯の光ファイバ)
５１１ 静止側光コネクタ（３３）付き１芯の光ファイバ（Ｂ側１芯の光ファイバ)
６０１ 回転シャフト
６１１ エンドプレート
６２１ 中空シャフト
７２１ 第１監視カメラ
７２２ 第２監視カメラ
７３１ 第１信号処理装置
７３２ 第２信号処理装置

Claims (2)

1. 回転機構の回転側に搭載される回転側電子機器と静止側に設置される静止側電子機器との間に構成する光ファイバ結合光学系を自動調心する機構を持つ光ファイバロータリージョイント（ＦＯＲＪ／Ｆｉｂｅｒ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｒｏｔａｒｙ Ｊｏｉｎｔ）は、
   前記回転機構の回転枠回転シャフトに接続されるスリップリング或いは駆動モータの中空シャフトの中空部に前記ＦＯＲＪの筐体を固定し前記ＦＯＲＪの回転可能側の前記光ファイバ結合光学系を前記回転機構の静止側に固定する形態とすることによって、前記中空シャフトを中心とする同心円状に一体構造化されたＦＯＲＪであって、
   前記回転枠回転シャフトの回転時に前記ＦＯＲＪの前記筐体が前記中空シャフトと共に回転することを特徴とする多ｃｈ双方向光ファイバロータリージョイント（ＦＯＲＪ）。
2. 前記一体構造化されたＦＯＲＪは、静止空間内のＡとＢの異なる２地点のそれぞれに設置された多チャンネル出力の電子機器、ＳＦＰ（Ｓｍａｌｌ Ｆｏｒｍ Ｆａｃｔｏｒ Ｐｌｕｇｇａｂｌｅ）型光トランシーバ及びＴＦＦ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｆｉｌｔｅｒ）方式の波長合分波器で構成され、
   ＷＤＭ（ＷａｖｅＩｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ）技術適用のＡ側伝送系とＢ側伝送系とを、両端に光コネクタを持つ１芯の光ファイバで接続し構成された静止系の多ｃｈ双方向伝送系に対し、前記回転機構上に前記Ａ側伝送系を移行搭載した後、その入出力形態が変更されて新たに構成された、光コネクタ付帯の一体構造ＦＯＲＪへの前記両端に光コネクタを持つ１芯の光ファイバからの変換によって、前記Ａ側伝送系と前記Ｂ側伝送系との間の回転系の多ｃｈ双方向伝送系を構成することを特徴とする請求項１記載の多ｃｈ双方向光ファイバロータリージョイント（ＦＯＲＪ）。

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