JP2621483B2 - 中空光ロータリジョイント - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、回転体に設置した光ファイバの回転軸を回
転体の回転軸に対し、偏心させることによって固定体と
回転体にそれぞれ設置される単数あるいは複数本の光フ
ァイバ間を接続する光ロータリジョイントに関するもの
である。

［従来の技術］ 第３図に光学部品を用いた多芯光ロータリジョイント
の一例（実開昭61−6818号公報）を示す。固定体26側の
光ファイバ20a,20bからコリメータ27a,27bを介して出射
した光はダブプリズム22内で屈折・反射し、回転対23側
のコリメータ28a,28bを経て光ファイバ21a,21bに入射す
る。この時、プリズムホルダ25は変速歯車装置24によ
り、回転体23の1/2の角速度で回転（周方向）するよう
になっており、ダブプリズム22の機能から、回転側の像
は常に静止し、光ファイバ20aと21a、光ファイバ20bと2
1bが常に結合状態となる。このように光学プリズムを使
用した多芯光ロータリジョイント、あるいは光ファイバ
同志をベアリングで保持し、光ファイバ間にギャップを
空けて結合回転させる多芯光ロータリジョイントは、回
転中心軸に光ファイバあるいは光学部品が存在する。

第４図には回転軸芯が中空タイプの光ロータリジョイ
ントの例（特公昭61−42462号公報）を示す。固定体側
送信器38から光ファイバ37を伝搬しコリメータ36,プリ
ズム35を経て出射した光ビームは、円環体34の内面（反
射面）を反射しながら、プリズム33a,33b,33c、コリメ
ータ32a,32b,32cを経て光ファイバ31a,31b,31cに導かれ
受信器30に入射する。この時回転体と同一回転で受信器
30,光ファイバ31a,31b,31c,31d,円環体34が回転して
も、光の結合状態は一定である。

［発明が解決しようとする課題］ 第３図のような光学部品を使用した光ロータリジョイ
ントは、回転軸芯にプリズムやロッドレンズ等の光学部
品が存在するため、回転体へ油圧制御用油、冷却水ある
いは高圧電源を供給するための空孔を回転軸芯に設ける
ことができず、これら光以外の液体，電気，気体等を供
給するには別系統の供給装置を設ける必要があった。

一方、第４図の中空タイプの円環反射体と光ファイバ
を回転させる方法では電気，液体等の供給系が挿通でき
るが、光ビームは円環体内で拡げられて円環体内鏡面を
数回反射して伝送されるため、反射ロスが大きくなり、
20〜30dBの結合損失になるとの報告例もある。

本発明の目的は、前記した従来技術の欠点を解決し、
低損失で且つ回転軸芯が中空である新規な中空光ロータ
リジョイントを提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、上記の目的を達成するために、回転体に設
けた光ファイバから固定体に設けた光ファイバに光信号
伝送を行うロータリジョイントにおいて、固定体に、回
転体の中心軸に沿った中空軸を設けると共にその中空軸
に対して軸が交差した円すい車を設け、回転体に上記円
すい車の周面に沿って回転する複数の円柱車を設けると
共にその円柱車の軸芯に回転側光ファイバ出射端を設
け、他方上記円すい車の軸芯に位置して上記回転側光フ
ァイバ出射端からの光信号を受ける固定側光ファイバの
入射端を設置したものである。

［作用］ 上記構成によれば、固定体に、回転体の軸芯に中空孔
を有する中空軸を形成することで、ケーブル等が挿通で
き、またその回転軸と偏心した位置に円すい車を設け、
その円すい車の廻りを回転側光ファイバの出射端が回転
移動するようにすると共にその円すい車の軸方向に固定
側光ファイバの入射光を設けることで回転側と固定側の
光ファイバの入出射端を光学的に結合できる。

［実施例］ 以下本発明の好適実施例を添付図面に基づいて説明す
る。

第１図において、１は筒状の回転体で、筒状の固定体
７に軸受15にて回転自在に設けられる。固定体７の端板
7aには、回転体１の軸芯心方向に沿って延びる中空軸16
が設けられ、その中空軸16が回転体１の端板1aに設けた
軸筒17に軸受17aを介して嵌入している。

回転体１の端板1aには、入射光ファイバ２と分岐器３
及び回転体１の軸筒17には、回転軸から偏心した中心軸
をもつ円柱車4a,4bが腕18a,18bを介して取り付けられ、
その中心軸には出射端たるコリメートレンズ5a,5bがあ
る光ファイバ6a,6bが設置されている。また、固定体７
には、回転体１の回転軸から偏心させた中心軸を持つ円
すい車８が中空軸上に固定され、円すい車８の中心軸上
に回転側からの出射光9a,9bを反射するための反射鏡10
と反射鏡10で反射された光を受光するための入射端にコ
リメートレンズ11がついている光ファイバ12が設置して
ある。

いま、回転側光ファイバ２に入射した光は、分岐器３
で分岐され、１つは光ファイバ6aを通り、コリメートレ
ンズ5aで平行光になり、もう１つも、光ファイバ6bを通
り、コリメートレンズ5bで平行光になって出射し、固定
体７に設置された反射鏡10で反射され、コリメートレン
ズ11を介して固定側光ファイバ12に入射し、回転側から
固定側へ光伝送が可能となる。

上記第２図で、光結合の原理を説明する。

第２図で、固定された円すい車８とその回りを回転す
る円柱車4a,4bがある。円柱車4a,4bが回転している時、
円すい車８の中心軸14上で円柱車4a,4bの中心軸13a,13b
が交鎖する点Ｐは、常に変わらないので、回転側の分岐
ファイバ6a,6bの出射光方向を円柱車4a,4bの中心軸13a,
13bに設置すると、円柱車4a,4bが回転しても、出射光が
円すい車８の中心軸14上を交差する点Ｐは変わらないの
で、回転側からの光を固定側に伝送することができる。
ただし、回転側ファイバが１本の場合、光は回転体１が
１回転する間で中空軸16に遮られてしまう範囲があるの
で、回転側ファイバを複数にし、回転しても常に光が結
合するようにした。なお、光量が十分な場合には反射鏡
10を使用せず、この位置にコリメートレンズ11の付いた
光ファイバ12を出射端のコリメートレンズ5a及び5bのロ
ッドレンズと対向させておくことも可能である。

第１図に示したのは、１つの光ファイバの結合状態を
示したが、多芯の光ファイバの場合は、径の異なる円柱
車を設置すれば、多芯の光ロータリジョイントが構成で
きる。なおまた、第１図では回転体１の軸側から腕18a,
18bを出し、円柱車4a,4bを支持する構成を示したが、支
持法としては、円柱車と円すい車が第２図に示すよう外
円周が常に密着するよう支持すれば良く、支持腕は回転
体１の底面側、側面側などいずれの位置から複数だして
も良い。また、常に密着するよう腕部又はその付近にバ
ネアクションを含めることも有効であり、更に円柱車を
多重構造としてその外周側は、円錐体表面を転がる構造
とすることも密着部の摩擦，摩耗を低減する効果があ
る。

［発明の効果］ 本発明によれば次の効果がある。

（１）回転体を中空にした１芯以上の光ロータリジョイ
ントを構築することができ、回転軸上に液体，電気，気
体の供給系や回転軸等を配設できる。

（２）本方式では、伝送路途中には反射体が１つしかな
いので、回転反射内筒面を数回反射させる従来方式と比
較し、伝送損失を大幅に低減できる。

（３）回転側光ファイバは２以上に分岐されて、夫々が
固定側光ファイバに対応しているので、中空軸によって
遮られて信号が跡切れることがない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す断面図、第２図は本発
明の光結合を説明する説明図、第３図及び第４図は従来
例を示す図である。 図中、１は回転体、２は回転側光ファイバ、4a,4bは円
柱車、７は固定体、８は円すい車、12は固定側光ファイ
バ、16は中空軸である。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転体に設けた光ファイバから固定体に設
   けた光ファイバに光信号伝送を行う光ロータリジョイン
   トにおいて、固定体に、回転体の中心軸に沿った中空軸
   を設けると共にその中空軸に対して軸が交差した円すい
   車が設けられており、回転体に上記円すい車の周面に沿
   って回転する複数の円柱車が設けられており、前記円柱
   車の軸芯に回転側光ファイバ出射端が設けられており、
   回転側光ファイバは２以上に分岐されて、夫々が前記円
   柱車の軸芯に設けられた光ファイバ出射端に接続されて
   おり、固定体には、上記円すい車の軸心に位置して上記
   回転側光ファイバ出射端からの光信号を受ける固定側光
   ファイバの入射端が設置されていることを特徴とする中
   空光ロータリジョイント。