JPH02113213A - 多芯光ロータリーコネクタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えば多芯光ファイバケーブル同士を接続す
る場合において、一方の光フアイバケーブルにその長手
方向を軸として回動される場合であっても、ケーブルが
捩れることなく双方の光ファイバを光学的に接続させて
おくことのできる多芯光ロータリーコネクタの改良に関
する。

〔従来技術〕

第４図は、このような多芯光ロータリーコネクタの基本
構成図である。

１は、光フアイバケーブル（図示せず）から芯出しされ
た複数の光ファイバ２．２−の端末を接続する光コネク
タ３．３−・−が配役された固定体であって、回転体４
を前記光ファイバ２の長手方向を回転軸Ｘとして回転自
在に支持している。

回転体４は、他の光フアイバケーブル（図示せず）から
芯出しされた複数の光ファイバ５．５−の端末を接続す
る光コネクタ６．６−・−が前記光コネクタ３と同数配
設され、固定体１と回転体４との間には、その回転軸Ｘ
と同軸的で且つ当該回転体４の回転に伴ってそのｌ／２
の角速度で回転される台形プリズム７が介装されている
。

固定体１には、光ファイバ２から光コネクタ３を介して
伝送される光信号を、前記台形プリズム７に対し回転軸
Ｘと平行に入射させる光ファイバコリメータ８．８−・
−がその光入射面Ｓａに対向して設けられ、回転体４に
は台形プリズム７から回転軸Ｘと平行に出射された光を
導き出す光ファイバコリメータ９，９−・・が光出射面
Ｓｃに対向して設けられている。

前記台形プリズム７は、光ファイバコリメータ８からの
入射光が、光入射面Ｓａで屈折されて底面ｓｂで反射さ
れ、さらに光出射面Ｓｃで屈折されて出射されるように
なされ、その入射位置と出射位置が、回転軸Ｘを含み底
面ｓｂと平行な基準面Ｓｘに対して対称になるように設
計されている。

例えば、第２図に示すように、光入射面Ｓａにおいて基
準面Ｓｘの上方から入射された光Ｒ１は光出射面Ｓｃに
おいて基準面Ｓｘの下方から出射され、光入射面Ｓａに
おいて基準面Ｓｘに沿って入射された光Ｒ２は光出射面
ＳＣにおいて基準面Ｓｘに沿って出射され、光入射面Ｓ
ａにおいて基準面Ｓｘの下方から入射された光Ｒ１は光
出射面Ｓｃにおいて基準面Ｓｘの上方から出射される。

この場合において、回転体４が回転されて、対応するコ
リメータ８及び９間士の位置関係が変わっても、その間
に介在された台形プリズム７はその基準面Ｓｘと共に回
転体４の１／２の角速度で回転されるので、対応するコ
リメータ８及び９はその回転角に関係なく常に光学的に
接続されている。したがって、光ファイバを捩ろうとす
る力がかかった場合であっても、光学的な接続関係を遮
断することなく、この力を逃がしてケーブルの捩による
損傷等を防止することができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、接続する光ファイバの本数が多い場合に
は、台形プリズム７の光入射面Ｓａ及び光出射面Ｓｃに
対向配設される光ファイバコリメータ８及び９の数が多
くなり、台形プリズム７の口径が大きくなる。台形プリ
ズム７の長さｌは、口径ｄの一次関数（例えばβ＝４．
２６ｄ　）で表されるので、口径ｄが大きくなるに従っ
て長さ！も長くなり、多芯光ロータリーコネクタが大型
化するという問題が生ずる。

また、台形プリズム７の全長が長くなると、当該プリズ
ム７内を透過する光路が長くなるので、光伝送損失が大
きくなり、さらに、対向するコリメータ８及び９間の角
度ずれに起因する光伝送損失への影響が大きくなるとい
う問題を生ずる。

そこで、本発明は、台形プリズムの全長を短くすること
を解決課題とし、この課題を解決することにより、小型
で光伝送損失の少ない多芯光ロータリーコネクタを提供
することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この目的を達成するために、本発明は、複数の光ファイ
バの端末が接続される固定体と、当該固定体に回転自在
に支持されて前記光ファイバと同数の光ファイバの端末
が接続される回転体との間に、当該回転体の回転軸と同
軸的で且つ当該回転体の回転に伴ってその１／２の角速
度で回転される台形プリズムが介装され、前記固定体及
び回転体には、前記各光ファイバに夫々接続される光フ
ァイバコリメータが前記台形プリズムの光入射面及び光
出射面に対向して設けられている多芯光ロータリーコネ
クタにおいて、前記台形プリズムが、光入射面部及び光
出射面部とその中間部となる三つの透光体を複合して形
成され、光入射面部及び光出射面部を構成する透光体は
その屈折率が等しく選定され、中間部を構成する透光体
に比して屈折率が大きく選定されていることを特徴とし
ている。

〔作用〕

本発明によれば、光入射面部及び光出射面部を構成する
屈折率の大きい透光体の間に、中間部としてこれらより
屈折率の小さい透光体が挟まれて台形プリズムが形成さ
れているので、プリズムに入射された光の光路は、光入
射面で大きく屈折され、さらに光入射面部と中間部の境
界面、中間部と光出射面部の境界面を透過する度に屈折
され、光出射面で光入射面と同様に大きく屈折されて、
プリズム外へ射出される。

即ち、台形プリズムに入射されるとき及び台形プリズム
から射出されるとき、屈折率の大きな透光体により大き
く屈折され、さらに、プリズム内において光が屈折され
ることとなるので、光路を短くすることにより台形プリ
ズムの長さを短縮することができ、これに伴って多芯光
ロータリーコネクタの長手方向長さを短縮して小型化す
ることができる。

また、台形プリズムの長さが短縮されると、固定体と回
転体に取り付けられた光ファイバコリメータ間の距離が
短くなるので、光伝送損失が減少する。

〔実施例〕

以下、本発明を図面に示す実施例に従って具体的に説明
する。

第１図は、本発明に係る多芯光ロータリーコネクタを示
す断面図、第２図はその要部の拡大図である。なお、第
４図と重複する部分については、同一符号を付して詳細
説明は省略する。

台形プリズム７は、光入射面部Ｐａ及び光出射面部Ｐｃ
とその中間部ｐｂとなる三つの透光体を密接して複合し
て成り、第２図で示すように光入射面部Ｐａ及び光出射
面部Ｐｃが同じ三角形状に形成されると共に、中間部ｐ
ｂが直方体形状に形成されている。

透光体は、例えば光学ガラスや光学プラスチック等の光
学等方体で形成され、光入射面部Ｐａ及び光出射面部Ｐ
ｃを構成する透光体は同じ材質で成り、両者の屈折率が
等しく選定されると同時に、比較的屈折率の大きな材質
が選定されている。

また、中間部ｐｂを構成する透光体は、光入射面部Ｐａ
及び光出射面部Ｐｃとの各境界面Ｓａｂ及びＳｂｃにお
いて光を屈折させて台形プリズム７の全長を短（し得る
ように、同一波長における屈折率の小さい材質が選定さ
れている。なお、温度変化により前記境界面Ｓａｂ及び
Ｓｂｃにおいて歪みや剥離が生じないように、光入射面
部Ｐａの透光体と等しい膨張係数を有するものが使用さ
れている。

１０は、台形プリズム３を回転軸Ｘと同軸的に支持する
プリズムホルダーであって、前後両端が固定体ｌ及び回
転体４に回転自在に支持されており、歯車装置１１によ
り、回転体４の回転に伴ってその１／２の角速度で回転
されるようになされている。

この歯車装置１１は、回転体１に固定された原動車とな
る歯車１１ａの回転を、固定体ｌに支持された回転軸１
２に取り付けられた歯車１１ｂ及びｌｌｃを介して、プ
リズムホルダー１０の外周に形成された従動車となる歯
車ｌｉｄに伝達して、プリズムホルダー１０と共に台形
プリズム７を回転させるように成されている。

以上が、本考案の一例構成であって、次にその作用につ
いて説明する。

固定体ｌに接続された各光ファイバコリメータ８から台
形プリズム７に対して水平に投射された光Ｒ，，Ｒ，及
びＲ１が、光入射面Ｓａで屈折され、底面ｓｂで反射さ
れ、光出射面Ｓｃで再び屈折されて水平に出射されるま
での間、入射部Ｐａと中間部Ｐｂとの境界面Ｓａｂと、
中間部ｐｂと出射部Ｐｃとの境界面Ｓｂｃにおいて屈折
されることになる。

即ち、台形プリズム７内において、従来、光は、底面ｓ
ｂで反射される以外直進するのみであったため、入射さ
れてから出射するまで長距離を必要とするが、本願にお
いては、中間部Ｐｂを屈折率の小さい透光体で形成して
いるので、台形プリズム７内で光を屈折させて台形プリ
ズム７の長さを短縮することができる。

このとき、中間部ｐｂを挟む光入射面部Ｐａ及び光出射
面部Ｐｃの屈折率は等しいので、中間部ｐｂをその屈折
率に応じた所定の長さに選定することにより、光入射面
Ｓａに対する光の入射位置と、光出射面Ｓｃからの光の
出射位置との関係は、基準面Ｓｘに対して対称の関係に
維持され、対応する光ファイバ２及び５は光ファイバコ
リメータ８及び９を介して光学的に接続されている。

また、台形プリズム７の長さが短縮されると、これに伴
ってコリメータ８及び９間の距離も短くなるので、多芯
光ロータリーコネクタの全長がその分短くなって小型化
することができると同時に、その間の光伝送損失が減少
する。

例えば、光入射面部Ｐａ及び光出射面部Ｐｃに光学ガラ
スＬａ５ＦＯ２１（屈折率：　１．８３４２８）を使用
し、中間部Ｐｂに光学ガラスＢ　Ｋ７（屈折率：　１．
５０９３８）を使用すると、台形プリズム７の口径ｄと
長さｌの関係は、 β＝３．１３ｄ となり、同一口径であれば、台形プリズム７の長さは、
従来の長さｔｘ　　（Ｉ！＝４．２６ｄ　）の約３／４
に短縮されることがわかる。

ここで、口径ｄ＝２０ｍｎとすれば、台形プリズム７の
長さは６２．６ｍｍ　（従来、　８５．２ｍｍ）になる
。

一方、光伝送損失は、第３図に示すように、空間長６２
．６ｍｍの場合４．９０ｄＢ　（空間長８５．２ｍｍの
場合は７．１７ｄＢ）　となり、従来の約２／３に減少
できる。

なお、台形プリズム７は三つの透光体を複合して形成し
ているため、境界面Ｓａｂ及びＳｂｃで光の反射を起こ
し、新たな光伝送損失を生じることとなるが、発明者の
実験によれば、境界面Ｓａｂ及びＳｂｃの反射による損
失は約０．８ｄＢなので、これを考慮しても全体として
、光伝送損失を低減させることができる。

なお、光ファイバコリメータ８及び９は、その先端にレ
ンズが装着されているタイプのものであっても、装着さ
れていないタイプのものであってもよい。

また、回転体４の回転を１／２に減速してプリズムホル
ダー１０に伝達する機構は、実施例に示す遊星歯車機構
１１に限らず、任意のものを適用することができる。

さらに、実施例においては、光入射面部Ｐａ及び光出射
面部Ｐｃを三角形状、中間部Ｐｂを直方体形状とした場
合について説明したが、入射位置と出射位置が、回転軸
Ｘを含み底面ｓｂに対して平行な基準面Ｓｘに対して対
称となるように設計されてさえいれば、各部の形状は任
意である。

さらにまた、固定体１は回転体４を回転自在に支持して
いるが、両者は相互に回転可能であり、固定体１側も回
転体４に対して回転し得ることは勿論である。この場合
は、固定体１が回転することにより回転体４が相対的に
回転することとなるので、その回転は遊星歯車機構１１
を介して台形プリズム７に伝達される。

〔効果〕

以上述べたように、本発明によれば、屈折率が等しく大
きい光入射面部及び光出射面部の間に、屈折率の小さい
中間部を形成した台形プリズムを挟装することによって
、台形プリズム内で光を屈折させ、入射位置と出射位置
の関係を維持したまま台形プリズムの長さを短くするこ
とができるので、多芯光ロータリーコネクタの全長を短
くして装置を小型化することができると同時に、光ファ
イバコリメータ間の距離を短縮して光伝送損失を低減す
ることができるという優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る多芯光ロータリーコネクタを示す
断面図、第２図はその要部を示す拡大図、第３図は光伝
送損失の特性線図、第４図は従来の多芯光ロータリーコ
ネクタの基本構成図である。 符号の説明 １−固定体、４・一回転体、７−・・台形プリズム、８
．９・−・光ファイバコリメータ、Ｐａ・−光入射面部
、ｐｂ−中間部、Ｐｃ・・・光出射面部、Ｓａ−光入射
面、Ｓｃ−・・光出射面。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 複数の光ファイバの端末が接続される固定体と、当該固
   定体に回転自在に支持されて前記光ファイバと同数の光
   ファイバの端末が接続される回転体との間に、当該回転
   体の回転軸と同軸的で且つ当該回転体の回転に伴ってそ
   の１／２の角速度で回転される台形プリズムが介装され
   、前記固定体及び回転体には、前記各光ファイバに夫々
   接続される光ファイバコリメータが前記台形プリズムの
   光入射面及び光出射面に対向して設けられている多芯光
   ロータリーコネクタにおいて、前記台形プリズムが、光
   入射面部及び光出射面部とその中間部となる三つの透光
   体を複合して形成され、光入射面部及び光出射面部を構
   成する透光体はその屈折率が等しく選定され、中間部を
   構成する透光体に比して屈折率が大きく選定されている
   ことを特徴とする多芯光ロータリーコネクタ。