JP2023084270A - 多心光ロータリジョイント - Google Patents

Abstract

【課題】軽量化及び小型化を図ることができる多心光ロータリジョイントを提供する。【解決手段】多心光ロータリジョイント１は、互いに回転軸を中心に相対回転可能な送信側部材２及び受信側部材３と、送信側部材２に接続されるとともに、互いに異なる波長の光を出射する複数の送信側光ファイバ５１，５２と、送信側部材２に設けられ、複数の送信側光ファイバ５１，５２のそれぞれから出射される光を、回転軸上を進むように集光する集光機構８と、受信側部材３に設けられ、集光機構８によって集光された光を、波長別に分光する分光機構９と、受信側部材３に接続されるとともに、分光機構９によって分光された複数の波長の光がそれぞれ入射される複数の受信側光ファイバ７１，７２と、を備える。【選択図】図３

Description

本発明は、多心光ロータリジョイントに関する。

特許文献１には、回転体に接続された複数の光ファイバと静止体に接続された複数の光ファイバとの間で光通信を可能とする多心光ロータリジョイントが開示されている。特許文献１に記載の多心光ロータリジョイントは、回転体に接続された複数の光ファイバから出射される光を静止体に接続された複数の光ファイバに導くためのダブプリズムを備えている。

特開平０４－２０４６０８号公報

しかしながら、特許文献１に記載の多心光ロータリジョイントにおいては、ダブプリズムを用いる必要があり、多心光ロータリジョイントの軽量化及び小型化を図る観点から改善の余地がある。

本発明は、前述の事情に鑑みてなされたものであり、軽量化及び小型化を図ることができる多心光ロータリジョイントを提供することを目的とする。

本発明は、前記の目的を達成するため、互いに回転軸を中心に相対回転可能な送信側部材及び受信側部材と、前記送信側部材に接続されるとともに、互いに異なる波長の光を出射する複数の送信側光ファイバと、前記送信側部材に設けられ、前記複数の送信側光ファイバのそれぞれから出射される光を、前記回転軸上を進むように集光する集光機構と、前記受信側部材に設けられ、前記集光機構によって集光された光を、波長別に分光する分光機構と、前記受信側部材に接続されるとともに、前記分光機構によって分光された複数の波長の光がそれぞれ入射される複数の受信側光ファイバと、を備える多心光ロータリジョイントを提供する。

本発明によれば、軽量化及び小型化を図ることができる多心光ロータリジョイントを提供することが可能となる。

第１の実施の形態における、多心光ロータリジョイントの斜視図である。 第１の実施の形態における、多心光ロータリジョイントの側面図である。 図２の、III－III線矢視断面図である。 第２の実施の形態における、多心光ロータリジョイントの断面図である。 第３の実施の形態における、多心光ロータリジョイントの断面図である。

［第１の実施の形態］
本発明の第１の実施の形態について、図１乃至図３を参照して説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、本発明を実施する上での好適な具体例として示すものであり、技術的に好ましい種々の技術的事項を具体的に例示している部分もあるが、本発明の技術的範囲は、この具体的態様に限定されるものではない。

図１は、本形態における多心光ロータリジョイント１の斜視図である。図２は、多心光ロータリジョイント１の側面図である。図３は、図２のIII－III線矢視断面図である。図３は、送信側部材２と受信側部材３との相対回転の回転軸を通る断面である。図３においては、二つの送信側光ファイバ５１，５２から出射され、二つの受信側光ファイバ７１，７２に入射される光が進む光路を一点鎖線にて表している。また、各位置の光路を進む光の波長（λ１，λ２）を、一点鎖線近傍に表している。

本形態の多心光ロータリジョイント１は、回転体としての送信側部材２に接続された二つの送信側光ファイバ５１，５２と、送信側部材２を軸支する静止体としての受信側部材３に接続された二つの受信側光ファイバ７１，７２との間で光通信を可能とするものである。図１乃至図３においては、送信側部材２の回転方向の一例を周状の矢印にて表している。多心光ロータリジョイント１は、例えば、送信側部材２を回転させることで二つの送信側光ファイバ５１，５２を巻き取り可能なリールを構成するものとすることができる。なお、これに限られず、送信側部材２を静止体とし、受信側部材３を回転体とすることも可能であるし、送信側部材２と受信側部材３とが相対回転可能であれば互いに回転体であってもよい。ここでいう回転体とは、多心光ロータリジョイント１が取り付けられる図示しない被取付部材に対して回転可能な部材であり、静止体は、被取付部材に対して静止した部材である。

以後、送信側部材２の回転軸（以後、単に「回転軸」という。）が延在する方向を軸方向Ｘといい、軸方向Ｘの一方側であって、受信側光ファイバ７１，７２に対して送信側光ファイバ５１，５２が位置する側を光送信側Ｘ１、その反対側を光受信側Ｘ２という。ここで、図３において、第１の送信側光ファイバ５１から第１の受信側光ファイバ７１までまっすぐ延びる一点鎖線は、回転軸と一致している。また、回転軸を中心とした径方向を単に径方向といい、径方向において回転軸に向かう側を内周側、その反対側を外周側という。

本形態の多心光ロータリジョイント１は、送信側部材２、受信側部材３、二つの送信側コリメータ４１，４２、二つの送信側光ファイバ５１，５２、二つの受信側コリメータ６１，６２、二つの受信側光ファイバ７１，７２、集光機構８、及び分光機構９を備える。

送信側部材２は、受信側部材３に軸支されており、受信側部材３に対して回転軸を中心に自転可能に構成されている。これにより、送信側部材２と受信側部材３とは互いに相対回転可能となっている。

受信側部材３は、外嵌部材３１、側板部材３２、及び受信側取付部材３３を有する。外嵌部材３１は、回転軸と同軸状の略円筒状に形成され、二つの軸受１１に外嵌されている。外嵌部材３１は、二つの軸受１１を介して送信側部材２を軸支している。外嵌部材３１の光受信側Ｘ２の端部に、側板部材３２が固定されている。側板部材３２は、軸方向Ｘに厚みを有する矩形板状に形成されている。側板部材３２には、回転軸上に貫通孔３２１が形成されている。側板部材３２の光受信側Ｘ２の面に、受信側取付部材３３が固定されている。

受信側取付部材３３は、分光機構９を構成する受信側フィルタ部９１及び受信側反射部９２を固定する第１の受信側固定部３３１と、二つの受信側コリメータ６１，６２を固定する第２の受信側固定部３３２とを有し、全体としてＬ字の板状に形成されている。

第１の受信側固定部３３１は、軸方向Ｘに平行に形成された矩形板状を呈している。また、第１の受信側固定部３３１は、側板部材３２の貫通孔３２１から外周側にオフセットした位置に固定されており、回転軸を中心とした仮想円の接線方向に平行に形成されている。そして、第１の受信側固定部３３１の内周側の面に、分光機構９を構成する受信側フィルタ部９１及び受信側反射部９２がレーザ溶接等によって固定されている。

第２の受信側固定部３３２は、第１の受信側固定部３３１の光受信側Ｘ２の端部から、回転軸が位置する側に向かって延設されており、軸方向Ｘに厚みを有する板状に形成されている。第２の受信側固定部３３２には、軸方向Ｘに貫通形成された二つの受信側取付孔３３２ａが、軸方向Ｘに直交する方向に並ぶよう設けられている。二つの受信側取付孔３３２ａには、二つの受信側コリメータ６１，６２が取り付けられている。

送信側部材２は、内嵌部材２１及び送信側取付部材２２を有する。内嵌部材２１は、円筒状の円筒部２１１と、円筒部２１１の光送信側Ｘ１の端部から外周側に広がるフランジ部２１２とを有し、円筒部２１１が軸受１１に内嵌されている。内嵌部材２１には、回転軸上に貫通孔２１０が形成されている。円筒部２１１には、二つの軸受１１が円筒部２１１から光受信側Ｘ２に移動することを規制するリング部材１２が固定されている。フランジ部２１２の光送信側Ｘ１の面に、送信側取付部材２２が固定されている。

送信側取付部材２２は、集光機構８を構成する送信側フィルタ部８１及び送信側反射部８２を固定する第１の送信側固定部２２１と、二つの送信側コリメータ４１，４２を固定する第２の送信側固定部２２２とを有し、全体としてＬ字の板状に形成されている。

第１の送信側固定部２２１は、軸方向Ｘに平行に形成された矩形板状を呈している。また、第１の送信側固定部２２１は、内嵌部材２１の貫通孔２１０から外周側にオフセットした位置に固定されており、回転軸を中心とした仮想円の接線方向に平行に形成されている。そして、第１の送信側固定部２２１の内周側の面に、集光機構８を構成する送信側フィルタ部８１及び送信側反射部８２がレーザ溶接等によって固定されている。

第２の送信側固定部２２２は、第１の送信側固定部２２１の光送信側Ｘ１の端部から、回転軸が位置する側に向かって延設されており、軸方向Ｘに厚みを有する板状に形成されている。第２の送信側固定部２２２には、軸方向Ｘに貫通形成された二つの送信側取付孔２２２ａが、軸方向Ｘに直交する方向に並ぶよう設けられている。二つの送信側取付孔２２２ａには、二つの送信側コリメータ４１，４２が取り付けられている。

送信側コリメータ４１，４２は、送信側光ファイバ５１，５２が取り付けられるとともに、送信側光ファイバ５１，５２から出射される光を軸方向Ｘに平行な平行光線にする。送信側コリメータ４１，４２は、コリメートレンズ４０１、レンズホルダ４０２、ハウジング４０３、スリーブ４０４、及びフェルール４０５を備える。コリメートレンズ４０１は、送信側光ファイバ５１，５２から出射される光を平行光線として出射するレンズである。レンズホルダ４０２は、コリメートレンズ４０１を保持する。ハウジング４０３は、金属等を筒状に形成され、レンズホルダ４０２が固定されるとともに第２の送信側固定部２２２にレーザ溶接等によって固定されている。スリーブ４０４は、金属等を筒状に形成してなり、ハウジング４０３に内嵌されている。フェルール４０５は、セラミック等を円柱状に形成してなり、スリーブ４０４に内嵌されている。また、フェルール４０５には、フェルール４０５を軸方向Ｘに貫通する貫通孔が形成されており、この貫通孔内に送信側光ファイバ５１，５２の被覆５０１から露出したコア及びクラッドからなる光ファイバ本体５０２が挿入されている。

二つの送信側コリメータ４１，４２のうちの一方である第１の送信側コリメータ４１は、回転軸上に配され、他方である第２の送信側コリメータ４２は、回転軸からずれた位置に配されている。

受信側コリメータ６１，６２は、受信側光ファイバ７１，７２が取り付けられるとともに、入射される光を受信側光ファイバ７１，７２へ向けて集光する。受信側コリメータ６１，６２の構成は、送信側コリメータ４１，４２の構成と同様であり、コリメートレンズ６０１、レンズホルダ６０２、ハウジング６０３、スリーブ６０４及びフェルール６０５を備える。なお、受信側コリメータ６１，６２の場合は、送信側コリメータ４１，４２と比べて光の入射方向が逆となり、受信側コリメータ６１，６２のコリメートレンズ６０１は、入射される平行光線を受信側光ファイバ７１，７２へ向けて集光する役割を果たす。二つの受信側コリメータ６１，６２のうちの一方である第１の受信側コリメータ６１は、回転軸上に配され、他方である第２の受信側コリメータ６２は、回転軸からずれた位置に配されている。

二つの送信側光ファイバ５１，５２は、第１の送信側光ファイバ５１と第２の送信側光ファイバ５２とを有する。第１の送信側光ファイバ５１は、第１の送信側コリメータ４１に取り付けられており、第２の送信側光ファイバ５２は、第２の送信側コリメータ４２に取り付けられている。第１の送信側光ファイバ５１及び第２の送信側光ファイバ５２のそれぞれは、先端部から軸方向Ｘに沿った光を出射可能に構成されている。特に、第１の送信側光ファイバ５１は、先端部５１１が回転軸上に配されており、回転軸上を進む光を出射可能に構成されている。

本形態において、第１の送信側光ファイバ５１はシングルモード光ファイバであり、第２の送信側光ファイバ５２はマルチモード光ファイバである。マルチモード光ファイバは、シングルモード光ファイバよりもコア径が大きくなり、出射される光のビーム径がシングルモード光ファイバよりも大きくなる。

第１の送信側光ファイバ５１から出射される光の波長λ１と、第２の送信側光ファイバ５２から出射される光の波長λ２とは、互いに少なくとも１０ｎｍ以上離れていることが好ましく、互いに２０ｎｍ以上離れていることがより好ましい。すなわち、｜λ１－λ２｜≧１０が好ましく、｜λ１－λ２｜≧２０がより好ましい。この場合には、集光機構８の送信側フィルタ部８１による集光、及び、分光機構９の受信側フィルタ部９１による分光の精度を向上させることができる。

二つの受信側光ファイバ７１，７２は、第１の受信側光ファイバ７１と第２の受信側光ファイバ７２とを有する。第１の受信側光ファイバ７１は、第１の受信側コリメータ６１に取り付けられており、第２の受信側光ファイバ７２は、第２の受信側コリメータ６２に取り付けられている。第１の受信側光ファイバ７１は、第１の送信側光ファイバ５１から出射される光が入射され、第２の受信側光ファイバ７２は、第２の送信側光ファイバ５２から出射される光が入射される。第１の受信側光ファイバ７１及び第２の受信側光ファイバ７２のそれぞれは、軸方向Ｘに沿った光を入射可能に構成されている。特に、第１の受信側光ファイバ７１は、先端部７１１が回転軸上に配されており、回転軸上を進む光を入射可能に構成されている。

本形態において、第１の受信側光ファイバ７１はシングルモード光ファイバであり、第２の受信側光ファイバ７２はマルチモード光ファイバである。なお、例えば、二つの送信側光ファイバ５１，５２及び二つの受信側光ファイバ７１，７２のすべてを、シングルモード光ファイバとすることも可能であるし、マルチモード光ファイバとすることも可能である。

第１の送信側光ファイバ５１及び第２の送信側光ファイバ５２のそれぞれから出射される光は、集光機構８によって回転軸上を進むよう集光される。

集光機構８は、送信側反射部８２と送信側フィルタ部８１とを有する。送信側反射部８２は、第２の送信側コリメータ４２の光受信側Ｘ２に配されており、第２の送信側光ファイバ５２から出射された光を反射可能なミラーによって構成される。送信側反射部８２は、第２の送信側光ファイバ５２から出射された光を、回転軸に向けて垂直に反射させることができるよう、軸方向Ｘに対して４５°傾斜して配されている。

送信側フィルタ部８１は、送信側反射部８２の内周側に配されているとともに回転軸上に配されている。送信側フィルタ部８１は、波長λ１の光を透過し、波長λ２の光を反射する。送信側フィルタ部８１は、ロングパスフィルタ、ショートパスフィルタ、又はバンドパスフィルタによって構成することができる。ロングパスフィルタは、所定波長以上の波長の光を透過させ、当該所定波長よりも短い波長の光を反射させるフィルタである。ショートパスフィルタは、所定波長以下の波長の光を透過させ、当該所定波長よりも長い波長の光を反射させるフィルタである。バンドパスフィルタは、所定範囲の波長の光を透過させ、所定範囲以外の波長を反射させるフィルタである。例えば、波長λ１が波長λ２よりも短い場合、送信側フィルタ部８１は、波長λ１の光を透過させ、波長λ２の光を反射するショートパスフィルタ又はバンドパスフィルタにて構成することができる。また、これとは逆に、波長λ１が波長λ２よりも長い場合は、第１の送信側フィルタ部８３１は、ロングパスフィルタ又はバンドパスフィルタとすることができる。

送信側フィルタ部８１は、送信側反射部８２にて反射された光を垂直に反射させることができるよう、軸方向Ｘに対して４５°傾斜するよう配されている。本形態において、送信側フィルタ部８１と送信側反射部８２とは、互いに平行に配されている。送信側フィルタ部８１にて反射された波長λ２の光は、回転軸上を進む。また、第１の送信側光ファイバ５１から出射され、回転軸上を進む波長λ１の光は、送信側フィルタ部８１を透過する。以上により、波長λ１，λ２の光は、回転軸上を進むよう集光させる。集光機構８にて回転軸上に集められた光は、分光機構９にて波長別に分光される。

分光機構９は、受信側フィルタ部９１と受信側反射部９２とを有する。受信側フィルタ部９１は、回転軸上に配されている。受信側フィルタ部９１は、送信側フィルタ部８１と同じ構成を有しており、波長λ１の光を透過し、波長λ２の光を反射することができるよう構成されている。受信側フィルタ部９１は、回転軸上を進む波長λ１，λ２の光のうち波長λ２の光を垂直に反射させることができるよう、軸方向Ｘに対して４５°傾斜するよう配されている。受信側フィルタ部９１にて反射された光は、径方向に沿って外周側に向かって進む。また、波長λ１の光は、受信側フィルタ部９１を透過し、第１の受信側コリメータ６１を通り、第１の受信側光ファイバ７１に入射される。すなわち、第１の送信側光ファイバ５１から出射された光は、回転軸上をまっすぐ進み、第１の受信側光ファイバ７１に入射される。

受信側反射部９２は、受信側フィルタ部９１の外周側に配されており、受信側フィルタ部９１にて反射された光を反射可能なミラーによって構成されている。受信側反射部９２は、受信側フィルタ部９１にて外周側に向けて反射された光を、第２の受信側コリメータ６２に向けて垂直に反射させることができるよう、径方向に対して４５°傾斜して配されている。本形態において、受信側フィルタ部９１と受信側反射部９２とは、互いに平行に配されている。受信側反射部９２にて反射された波長λ２の光は、第２の受信側コリメータ６２を通り第２の受信側光ファイバ７２に入射される。以上のように、第１の送信側光ファイバ５１から出射された光は第１の受信側光ファイバ７１に入射され、第２の送信側光ファイバ５２から出射された光は第２の受信側光ファイバ７２に入射される。

（第１の実施の形態の作用及び効果）
本形態の多心光ロータリジョイント１は、二つの送信側光ファイバ５１，５２のそれぞれから出射される光を、回転軸上を進むように集光する集光機構８と、集光機構８によって集光された光を、波長別に分光して二つの受信側光ファイバ７１，７２に送る分光機構９とを備える。すなわち、本形態においては、二つの送信側光ファイバ５１，５２から出射された光を、送信側部材２と受信側部材３との相対回転によって位置が変わらない回転軸上に集めることで、二つの送信側光ファイバ５１，５２と二つの受信側光ファイバ７１，７２との間の光通信を可能としている。これにより、多心光ロータリジョイント１において従来用いられていたダブプリズム、及びダブプリズムの回転速度を回転体の回転速度に応じた回転数とするためのギア機構を用いることなく、相対回転する二つの送信側光ファイバ５１，５２と二つの受信側光ファイバ７１，７２との間の光通信を簡易な構成にて実現することができる。それゆえ、本形態によれば、多心光ロータリジョイント１の軽量化及び小型化を図ることができる。また、本形態によれば、送信側部材２が軸受１１を介して受信側部材３に軸支されており、前述のようなギア機構等は有さないため、送信側部材２と受信側部材３との間の調心精度を高めやすく、また、送信側部材２と受信側部材３との相対回転速度を上げやすい。その結果、送信側光ファイバ５１，５２と受信側光ファイバ７１，７２との間の光通信時の光ロスを抑制しやすい。

また、集光機構８は、回転軸上に配された送信側フィルタ部８１を有し、送信側フィルタ部８１は、軸方向Ｘに交差する方向から入射される光を、回転軸上を進むよう反射させるとともに、軸方向Ｘから入射される光を透過させる。これにより、簡易な構成にて、二つの送信側光ファイバ５１，５２から出射された光を、回転軸上に集めることが可能となる。また、分光機構９は、回転軸上に配された受信側フィルタ部９１を有し、受信側フィルタ部９１は、集光機構８によって集光された光のうちの所定範囲の波長の光を軸方向Ｘに交差する方向に反射させ、所定範囲の波長以外の波長の光を軸方向Ｘに透過させる。これにより、簡易な構成にて、集光機構８によって集光された光を波長別に分光することができる。

また、二つの送信側光ファイバ５１，５２のそれぞれは、軸方向Ｘに沿った光を出射可能に構成されている。そして、集光機構８は、二つの送信側光ファイバ５１，５２のうちの回転軸上以外に配された第２の送信側光ファイバ５２から出射された光を、送信側フィルタ部８１に向けて反射する送信側反射部８２を有する。そのため、第２の送信側光ファイバ５２から軸方向Ｘに出射された光を、送信側フィルタ部８１に導くことが可能となる。また、二つの受信側光ファイバ７１，７２のそれぞれは、軸方向Ｘに沿った光を入射可能に構成されている。そして、分光機構９は、受信側フィルタ部９１によって反射された光を第２の受信側光ファイバ７２へ向けて軸方向Ｘに反射させる受信側反射部９２を有する。それゆえ、分光機構９にて分光された複数の光のそれぞれを、分光機構９から二つの受信側光ファイバ７１，７２へ、軸方向Ｘに出射することが可能となる。

また、送信側フィルタ部８１及び受信側フィルタ部９１は、ロングパスフィルタ、ショートパスフィルタ、及びバンドパスフィルタの少なくとも一つである。これにより、波長が異なる光を集光したり分光したりすることを簡易な構成にて実現できる。

また、第１の送信側光ファイバ５１は、先端部５１１が回転軸上に配されており、第１の受信側光ファイバ７１は、先端部７１１が回転軸上に配されている。そして、第１の送信側光ファイバ５１から出射された光は、回転軸上をまっすぐ進み、第１の受信側光ファイバ７１に入射される。それゆえ、第１の送信側光ファイバ５１から第１の受信側光ファイバ７１へ向かう光に対しては、光路を曲げる必要がなく、集光機構８及び分光機構９を簡素化しやすい。

また、第１の送信側光ファイバ５１及び第１の受信側光ファイバ７１のそれぞれは、シングルモード光ファイバである。前述のごとく、第１の送信側光ファイバ５１から第１の受信側光ファイバ７１へ向かう光は、回転軸上をまっすぐ進むため、第１の送信側光ファイバ５１及び第１の受信側光ファイバ７１のそれぞれを、比較的ビーム径が小さくなりやすいシングルモード光ファイバとしても光のロスが生じ難い。また、第２の送信側光ファイバ５２及び第２の受信側光ファイバ７２のそれぞれは、マルチモード光ファイバである。ここで、前述のごとく、第２の送信側光ファイバ５２から第２の受信側光ファイバ７２へ向かう光は、集光機構８及び分光機構９にて光路が変更されるため、光のロスが比較的生じやすい。そのため、第２の送信側光ファイバ５２及び第２の受信側光ファイバ７２をビーム径が小さくなりやすいシングルモード光ファイバとした場合は、集光機構８及び分光機構９にて精度良く光路の変更がなされていない限り、第２の送信側光ファイバ５２から第２の受信側光ファイバ７２への光通信時の光ロスが著しく大きくなるおそれがある。そこで、第２の送信側光ファイバ５２、及び、第２の受信側光ファイバ７２をマルチモード光ファイバとすることにより、第２の送信側光ファイバ５２から第２の受信側光ファイバ７２への光通信時の光ロスが著しく大きくなることを抑制できる。

以上のごとく、本形態によれば、軽量化及び小型化を図ることができる多心光ロータリジョイントを提供することができる。

［第２の実施の形態］
図４は、本形態における多心光ロータリジョイント１の断面図である。図４は、回転軸を通る断面である。

本形態は、第１の実施の形態に対して、第２の送信側光ファイバ５２及び第２の送信側コリメータ４２の位置、並びに第２の受信側光ファイバ７２及び第２の受信側コリメータ６２の位置を変更するとともに、送信側反射部（図３の符号８２）及び受信側反射部（図３の符号９２）を無くした形態である。

本形態において、二つの送信側コリメータ４１，４２を固定する第２の送信側固定部２２２は、第１の送信側固定部２２１の光送信側Ｘ１の端縁を含む２辺から延設されてＬ字状に形成されている。第２の送信側コリメータ４２は、第２の送信側固定部２２２における、送信側フィルタ部８１と径方向に重なる位置に固定されている。第２の送信側コリメータ４２は、第２の送信側光ファイバ５２から径方向に出射された波長λ２の光を、送信側フィルタ部８１へ向かう径方向の平行光線にする。送信側フィルタ部８１は、第１の実施の形態と同様、波長λ１の光を透過し、波長λ２の光を反射させ、これによって波長λ１の光と波長λ２の光を回転軸上に集める。本形態において、集光機構８は送信側フィルタ部８１のみからなる。

二つの受信側コリメータ６１，６２を固定する第２の受信側固定部３３２は、第１の受信側固定部３３１の光受信側Ｘ２の端縁を含む２辺から延設されてＬ字状に形成されている。第２の受信側コリメータ６２は、第２の受信側固定部３３２における、受信側フィルタ部９１と径方向に重なる位置に固定されている。第２の受信側コリメータ６２は、受信側フィルタ部９１にて反射された波長λ２の光を、第２の受信側光ファイバ７２へ向けて集光する。本形態において、分光機構９は受信側フィルタ部９１のみからなる。

本形態のその他の構成は、第１の実施の形態の構成と同様である。
なお、第２の実施の形態以降において用いた符号のうち、既出の形態において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、既出の形態におけるものと同様の構成要素等を表す。

（第２の実施の形態の作用及び効果）
本形態においては、集光機構８及び分光機構９の構成を簡素化することが可能となる。
その他、第１の実施の形態と同様の作用及び効果を有する。

なお、本形態において、例えば第２の送信側光ファイバ５２が第２の送信側コリメータ４２から径方向に引き出されているが、第２の送信側コリメータ４２から第２の送信側光ファイバ５２が軸方向Ｘの光送信側Ｘ１に引き出される構成とすることも可能である。この場合は、第１の送信側コリメータ４１からの第１の送信側光ファイバ５１の引出方向と、第２の送信側コリメータ４２からの第２の送信側光ファイバ５２の引出方向とを同じ方向にすることが可能となる。第２の受信側コリメータ６２からの第２の受信側光ファイバ７２の引出方向についても同趣旨の変更が可能である。

［第３の実施の形態］
図５は、本形態における多心光ロータリジョイント１の断面図である。図５は、回転軸を通る断面である。

本形態は、基本構成を第１の実施の形態と同様にしつつ、送信側部材２に接続された三つの送信側光ファイバ５１，５２，５３と、受信側部材３に接続された三つの受信側光ファイバ７１，７２，７３との間で光通信を行うことを可能にした多心光ロータリジョイント１に関する。

本形態の多心光ロータリジョイント１は、第３の送信側光ファイバ５３、及び第３の送信側光ファイバ５３が接続された第３の送信側コリメータ４３を更に備える。第３の送信側光ファイバ５３は、第２の送信側光ファイバ５２と同様にマルチモード光ファイバからなる。第１乃至第３の送信側光ファイバ５３から出射される光の波長は、互いに少なくとも１０ｎｍ異なり、好ましくは互いに少なくとも２０ｎｍ異なる。第３の送信側コリメータ４３は、第１の送信側コリメータ４１及び第２の送信側コリメータ４２と同様の構成を有する。

第３の送信側コリメータ４３は、第１の送信側コリメータ４１及び第２の送信側コリメータ４２と並ぶよう配されている。第３の送信側コリメータ４３は、第２の送信側コリメータ４２を挟んで第１の送信側コリメータ４１と反対側に配されている。

また、本形態の多心光ロータリジョイント１は、第３の受信側光ファイバ７３、及び第３の受信側光ファイバ７３が取り付けられた第３の受信側コリメータ６３を更に備える。第３の受信側光ファイバ７３は、第３の送信側光ファイバ５３から出射される光が入射される光ファイバであり、第２の受信側光ファイバ７２と同様にマルチモード光ファイバからなる。第３の受信側コリメータ６３は、第１の受信側コリメータ６１及び第２の受信側コリメータ６２と同様の構成を有する。

第３の受信側コリメータ６３は、第１の受信側コリメータ６１及び第２の受信側コリメータ６２と並ぶよう配されている。第３の受信側コリメータ６３は、第２の受信側コリメータ６２を挟んで第１の受信側コリメータ６１と反対側に配されている。

集光機構８は、第２の送信側光ファイバ５２から出射された光を、回転軸上を進むように集光するための第１の送信側反射部８４１及び第１の送信側フィルタ部８３１と、第３の送信側光ファイバ５３から出射された光を、回転軸上を進むように集光するための第２の送信側反射部８４２及び第２の送信側フィルタ部８３２とを備える。第１の送信側反射部８４１及び第１の送信側フィルタ部８３１は、第１の実施の形態にて説明した送信側反射部（図１乃至図３の符号８２）及び送信側フィルタ部（図１乃至図３の符号８１）と同様の構成を有するため、重複する説明を省略する。

第２の送信側反射部８４２は、第３の送信側コリメータ４３の光受信側Ｘ２に配されており、第３の送信側光ファイバ５３から出射された光を反射可能なミラーによって構成される。第２の送信側反射部８４２は、第１の送信側反射部８４１よりも光受信側Ｘ２に位置している。第２の送信側反射部８４２は、第３の送信側光ファイバ５３から出射された光を、回転軸に向けて垂直に反射させることができるよう、軸方向Ｘに対して４５°傾斜して配されている。

第２の送信側フィルタ部８３２は、第２の送信側反射部８４２の内周側に配されているとともに回転軸上に配されている。また、第２の送信側フィルタ部８３２は、第１の送信側フィルタ部８３１の光受信側Ｘ２に配されている。第２の送信側フィルタ部８３２は、波長λ１，λ２の光を透過し、波長λ３の光を反射する。第２の送信側フィルタ部８３２は、ロングパスフィルタ、ショートパスフィルタ、又はバンドパスフィルタによって構成することができる。例えば、波長λ１～λ３の大小関係がλ３＞λ２＞λ１となる場合、第１の送信側フィルタ部８３１は、波長λ１の光を透過させ、波長λ２の光を反射するショートパスフィルタ又はバンドパスフィルタにて構成し、第２の送信側フィルタ部８３２は、波長λ１，λ２の光を透過させ、波長λ３の光を反射させるショートパスフィルタ又はバンドパスフィルタにて構成することができる。また、例えば、波長λ１～λ３の大小関係がλ３＜λ２＜λ１となる場合、第１の送信側フィルタ部８３１及び第２の送信側フィルタ部８３２は、ロングパスフィルタ又はバンドパスフィルタとすることができる。

第２の送信側フィルタ部８３２は、第２の送信側反射部８４２にて反射された光を垂直に反射させることができるよう、軸方向Ｘに対して４５°傾斜するよう配されている。本形態において、第１の送信側反射部８４１、第１の送信側フィルタ部８３１、第２の送信側反射部８４２、及び第２の送信側フィルタ部８３２は、互いに平行に配されている。第２の送信側反射部８４２及び第２の送信側フィルタ部８３２にて反射された波長λ３の光は、回転軸上を進む。また、第１の送信側フィルタ部８３１から第２の送信側フィルタ部８３２へ向けて回転軸上を進む波長λ１，λ２の光は、送信側フィルタ部８１を透過する。以上のように、波長λ１～λ３の光が、回転軸上に集光される。集光機構８にて回転軸上に集められた光は、分光機構９にて波長別に分光される。

分光機構９は、第１の受信側フィルタ部９３１、第１の受信側反射部９４１、第２の受信側フィルタ部９３２、及び第２の受信側反射部９４２を備える。第１の受信側フィルタ部９３１は、回転軸上に配されている。第１の受信側フィルタ部９３１は、集光機構８にて集光された波長λ１～λ３の光から波長λ３の光を垂直に反射させることができるよう、軸方向Ｘに対して４５°傾斜するよう配されている。また、第１の受信側フィルタ部９３１は、波長λ１，λ２の光を透過させる。

第１の受信側反射部９４１は、第１の受信側フィルタの外周側に配されており、第１の受信側フィルタ部９３１にて反射された光を反射可能なミラーによって構成されている。第１の受信側反射部９４１は、第１の受信側フィルタ部９３１にて外周側に向けて反射された光を、第３の受信側コリメータ６３に向けて垂直に反射させことができるよう、径方向に対して４５°傾斜して配されている。第１の受信側反射部９４１にて反射された波長λ３の光は、第３の受信側コリメータ６３を通り第３の受信側光ファイバ７３に入射される。一方、第１の受信側フィルタ部９３１を透過する波長λ１，λ２の光は、第２の受信側フィルタ部９３２へ向かって回転軸上を進む。

第２の受信側フィルタ部９３２は、回転軸上に配されているとともに、第１の受信側フィルタ部９３１の光受信側Ｘ２に配されている。第２の受信側フィルタ部９３２は、第１の受信側フィルタ部９３１を透過する波長λ１，λ２の光から波長λ２の光を垂直に反射させることができるよう、軸方向Ｘに対して４５°傾斜するよう配されている。また、第２の受信側フィルタ部９３２は、波長λ１の光を透過させる。

第１の受信側フィルタ部９３１及び２の受信側フィルタ部９１のそれぞれは、ロングパスフィルタ、ショートパスフィルタ、又はバンドパスフィルタを用いることが可能である。例えば、波長λ１～λ３の大小関係がλ３＞λ２＞λ１となる場合、第１の受信側フィルタ部９３１は、波長λ１，λ２の光を透過させ、波長λ３の光を反射するショートパスフィルタ又はバンドパスフィルタにて構成し、第２の受信側フィルタ部９３２は、波長λ１の光を透過させ、波長λ２の光を反射させるショートパスフィルタ又はバンドパスフィルタにて構成することができる。また、これとは逆に、波長λ１～λ３の大小関係がλ３＜λ２＜λ１となる場合、第１の受信側フィルタ部９３１及び第２の受信側フィルタ部９３２は、ロングパスフィルタ又はバンドパスフィルタとすることができる。

第２の受信側フィルタ部９３２を透過した波長λ１の光は、第１の受信側コリメータ６１を通り、第１の受信側光ファイバ７１に入射される。すなわち、第１の送信側光ファイバ５１から出射された光は、回転軸上をまっすぐ進み、第１の受信側光ファイバ７１に入射され、第１の受信側光ファイバ７１から外部機器に出力される。

第２の受信側反射部９４２は、第２の受信側フィルタ部９３２の外周側に配されており、第２の受信側フィルタ部９３２にて反射された波長λ２の光を反射可能なミラーによって構成されている。第２の受信側反射部９４２は、第２の受信側フィルタ部９３２にて外周側に向けて反射された光を、第２の受信側コリメータ６２に向けて垂直に反射させことができるよう、径方向に対して４５°傾斜して配されている。本形態において第１の受信側フィルタ部９３１、第２の受信側フィルタ部９３２、第１の受信側反射部９４１、及び第２の受信側反射部９４２は、互いに平行に配されている。第２の受信側反射部９４２にて反射された波長λ２の光は、第２の受信側コリメータ６２を通り第２の受信側光ファイバ７２に入射される。以上のように、第１の送信側光ファイバ５１から出射された光は第１の受信側光ファイバ７１に入射され、第２の送信側光ファイバ５２から出射された光は第２の受信側光ファイバ７２に入射され、第３の送信側光ファイバ５３から出射された光は第３の受信側光ファイバ７３に入射される。
その他は、第１の実施の形態と同様である。

（第３の実施の形態の作用及び効果）
本形態によれば、送信側部材２に接続された三つの送信側光ファイバ５１，５２，５３と、送信側部材２と相対回転する受信側部材３に接続された三つの受信側光ファイバ７１，７２，７３との間の光通信が可能となる。
その他、第１の実施の形態と同様の作用及び効果を有する。

なお、本形態において、第３の送信側コリメータ４３は、第２の送信側コリメータ４２を挟んで第１の送信側コリメータ４１と反対側に配したが、これに限られない。例えば、第３の送信側コリメータ４３を、第１の送信側コリメータ４１を挟んで第２の送信側コリメータ４２と反対側に配してもよい。この場合、第２の送信側反射部８４２及び第２の送信側フィルタ部８３２は、第３の送信側光ファイバ５３から出射された光を回転軸上に集めるべく、第１の送信側反射部８４１及び第１の送信側フィルタ部８３１を軸方向Ｘに反転させたような姿勢で配される。

（実施の形態のまとめ）
次に、以上説明した実施の形態から把握される技術思想について、実施の形態における符号等を援用して記載する。ただし、以下の記載における各符号等は、特許請求の範囲における構成要素を実施の形態に具体的に示した部材等に限定するものではない。

［１］互いに回転軸を中心に相対回転可能な送信側部材（２）及び受信側部材（３）と、前記送信側部材（２）に接続されるとともに、互いに異なる波長の光を出射する複数の送信側光ファイバ（５１，５２，５３）と、前記送信側部材（２）に設けられ、前記複数の送信側光ファイバ（５１，５２，５３）のそれぞれから出射される光を、前記回転軸上を進むように集光する集光機構（８）と、前記受信側部材（３）に設けられ、前記集光機構（８）によって集光された光を、波長別に分光する分光機構（９）と、前記受信側部材（３）に接続されるとともに、前記分光機構（９）によって分光された複数の波長の光がそれぞれ入射される複数の受信側光ファイバ（７１，７２，７３）と、を備える多心光ロータリジョイント（１）。

［２］前記集光機構（８）は、前記回転軸上に配された送信側フィルタ部（８１，８３１，８３２）を有し、前記送信側フィルタ部（８１，８３１，８３２）は、前記回転軸が延在する方向である軸方向（Ｘ）に交差する方向から入射される光を、前記回転軸上を進むよう反射させるとともに、前記軸方向（Ｘ）から入射される光を透過させ、前記分光機構（９）は、前記回転軸上に配された受信側フィルタ部（９１，９３１，９３２）を有し、前記受信側フィルタ部（９１，９３１，９３２）は、前記集光機構（８）によって集光された光のうちの所定範囲の波長の光を前記軸方向（Ｘ）に交差する方向に反射させ、前記所定範囲の波長以外の波長の光を前記軸方向（Ｘ）に透過させる、［１］に記載の多心光ロータリジョイント（１）。

［３］前記複数の送信側光ファイバ（５１，５２，５３）のそれぞれは、前記軸方向（Ｘ）に沿った光を出射可能に構成されており、前記集光機構（８）は、前記複数の送信側光ファイバ（５１，５２，５３）のうちの前記回転軸上以外に配された送信側光ファイバ（５２，５３）から出射された光を、前記送信側フィルタ部（８１，８３１，８３２）に向けて反射する送信側反射部（８２，８４１，８４２）を有し、前記複数の受信側光ファイバ（７１，７２，７３）のそれぞれは、前記軸方向（Ｘ）に沿った光を入射可能に構成されており、前記分光機構（９）は、前記受信側フィルタ部（９１，９３１，９３２）によって反射された光を所定の前記受信側光ファイバ（７２，７３）へ向けて前記軸方向（Ｘ）に反射させる受信側反射部（９２，９４１，９４２）を有する、［２］に記載の多心光ロータリジョイント（１）。

［４］前記送信側フィルタ部（８１，８３１，８３２）及び前記受信側フィルタ部（９１，９３１，９３２）は、所定波長以上の波長の光を透過させ、当該所定波長よりも短い波長の光を反射させるロングパスフィルタ、所定波長以下の波長の光を透過させ、当該所定波長よりも長い波長の光を反射させるショートパスフィルタ、及び所定範囲の波長の光を透過させ、前記所定範囲以外の波長を反射させるバンドパスフィルタの少なくとも一つである、［２］又は［３］に記載の多心光ロータリジョイント（１）。

［５］前記複数の送信側光ファイバ（５１，５２，５３）のうちの一つである第１の送信側光ファイバ（５１）は、先端部（５１１）が前記回転軸上に配されており、前記複数の受信側光ファイバ（７１，７２，７３）のうちの一つである第１の受信側光ファイバ（７１）は、先端部（７１１）が前記回転軸上に配されており、前記第１の送信側光ファイバ（５１）から出射された光は、前記回転軸上をまっすぐ進み、前記第１の受信側光ファイバ（７１）に入射される、［１］乃至［４］のいずれか１項に記載の多心光ロータリジョイント（１）。

［６］前記第１の送信側光ファイバ（５１）及び前記第１の受信側光ファイバ（７１）のそれぞれは、シングルモード光ファイバであり、前記複数の送信側光ファイバ（５１，５２，５３）のうちの前記第１の送信側光ファイバ（５１）以外の送信側光ファイバ（５１，５２，５３）の少なくとも一つ、及び、前記複数の受信側光ファイバ（７１，７２，７３）のうちの前記第１の受信側光ファイバ（７１）以外の受信側光ファイバ（７１，７２，７３）の少なくとも一つのそれぞれは、マルチモード光ファイバである、［５］に記載の多心光ロータリジョイント（１）。

（付記）
以上、本発明の実施の形態を説明したが、前述した実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。また、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変形して実施することが可能である。

１…多心光ロータリジョイント
２…送信側部材
３…受信側部材
５１…第１の送信側光ファイバ
５１１…第１の送信側光ファイバの先端部
５２…第２の送信側光ファイバ
５３…第３の送信側光ファイバ
７１…第１の受信側光ファイバ
７１１…第１の受信側光ファイバの先端部
７２…第２の受信側光ファイバ
７３…第２の受信側光ファイバ
８…集光機構
８１…第１の送信側フィルタ部
８２…送信側反射部
８３１…第１の送信側フィルタ部
８３２…第２の送信側フィルタ部
８４１…第１の送信側反射部
８４２…第２の送信側反射部
９…分光機構
９１…受信側フィルタ部
９２…受信側反射部
９３１…第１の受信側フィルタ部
９３２…第２の受信側フィルタ部
９４１…第１の受信側反射部
９４２…第２の受信側反射部
Ｘ…軸方向

Claims (6)

1. 互いに回転軸を中心に相対回転可能な送信側部材及び受信側部材と、
   前記送信側部材に接続されるとともに、互いに異なる波長の光を出射する複数の送信側光ファイバと、
   前記送信側部材に設けられ、前記複数の送信側光ファイバのそれぞれから出射される光を、前記回転軸上を進むように集光する集光機構と、
   前記受信側部材に設けられ、前記集光機構によって集光された光を、波長別に分光する分光機構と、
   前記受信側部材に接続されるとともに、前記分光機構によって分光された複数の波長の光がそれぞれ入射される複数の受信側光ファイバと、を備える
   多心光ロータリジョイント。
2. 前記集光機構は、前記回転軸上に配された送信側フィルタ部を有し、
   前記送信側フィルタ部は、前記回転軸が延在する方向である軸方向に交差する方向から入射される光を、前記回転軸上を進むよう反射させるとともに、前記軸方向から入射される光を透過させ、
   前記分光機構は、前記回転軸上に配された受信側フィルタ部を有し、
   前記受信側フィルタ部は、前記集光機構によって集光された光のうちの所定範囲の波長の光を前記軸方向に交差する方向に反射させ、前記所定範囲の波長以外の波長の光を前記軸方向に透過させる、
   請求項１に記載の多心光ロータリジョイント。
3. 前記複数の送信側光ファイバのそれぞれは、前記軸方向に沿った光を出射可能に構成されており、
   前記集光機構は、前記複数の送信側光ファイバのうちの前記回転軸上以外に配された送信側光ファイバから出射された光を、前記送信側フィルタ部に向けて反射する送信側反射部を有し、
   前記複数の受信側光ファイバのそれぞれは、前記軸方向に沿った光を入射可能に構成されており、
   前記分光機構は、前記受信側フィルタ部によって反射された光を所定の前記受信側光ファイバへ向けて前記軸方向に反射させる受信側反射部を有する、
   請求項２に記載の多心光ロータリジョイント。
4. 前記送信側フィルタ部及び前記受信側フィルタ部は、
   所定波長以上の波長の光を透過させ、当該所定波長よりも短い波長の光を反射させるロングパスフィルタ、
   所定波長以下の波長の光を透過させ、当該所定波長よりも長い波長の光を反射させるショートパスフィルタ、及び
   所定範囲の波長の光を透過させ、前記所定範囲以外の波長を反射させるバンドパスフィルタの少なくとも一つである、
   請求項２又は３に記載の多心光ロータリジョイント。
5. 前記複数の送信側光ファイバのうちの一つである第１の送信側光ファイバは、先端部が前記回転軸上に配されており、
   前記複数の受信側光ファイバのうちの一つである第１の受信側光ファイバは、先端部が前記回転軸上に配されており、
   前記第１の送信側光ファイバから出射された光は、前記回転軸上をまっすぐ進み、前記第１の受信側光ファイバに入射される、
   請求項１乃至４のいずれか１項に記載の多心光ロータリジョイント。
6. 前記第１の送信側光ファイバ及び前記第１の受信側光ファイバのそれぞれは、シングルモード光ファイバであり、
   前記複数の送信側光ファイバのうちの前記第１の送信側光ファイバ以外の送信側光ファイバの少なくとも一つ、及び、前記複数の受信側光ファイバのうちの前記第１の受信側光ファイバ以外の受信側光ファイバの少なくとも一つのそれぞれは、マルチモード光ファイバである、
   請求項５に記載の多心光ロータリジョイント。

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