JPH03156406A - Multifiber optical rotary joint - Google Patents

Multifiber optical rotary joint

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Publication number
JPH03156406A
JPH03156406A JP29663689A JP29663689A JPH03156406A JP H03156406 A JPH03156406 A JP H03156406A JP 29663689 A JP29663689 A JP 29663689A JP 29663689 A JP29663689 A JP 29663689A JP H03156406 A JPH03156406 A JP H03156406A
Authority
JP
Japan
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optical
rotating body
prisms
prism
triangular
Prior art date
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Pending
Application number
JP29663689A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toshio Fukahori
敏夫 深堀
Hitoshi Morinaga
森永 仁
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Hitachi Cable Ltd
Original Assignee
Hitachi Cable Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Cable Ltd filed Critical Hitachi Cable Ltd
Priority to JP29663689A priority Critical patent/JPH03156406A/en
Publication of JPH03156406A publication Critical patent/JPH03156406A/en
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Abstract

PURPOSE:To make it possible to process various application wavelength components only by one optical system and to reduce the production cost of a multifiber optical rotary joint by using two triangular prisms and changing the interval between the two triangular prisms. CONSTITUTION:A pair of triangular prisms 5, 6 are arranged oppositely to respective convergent lens groups so that one sides 5a, 6a of faces intersecting at right angles are vertically opposed to the optical path direction of the convergent lenses. A reflector 7 for reflecting the refracted optical path of one prism and making the reflected light incident or projecting the light upon/from the inclined faces 5b, 6b of the other triangular prism is arranged between the prisms 5, 6. Thereby, optical paths connecting plural corresponding lenses out of plural convergent lenses arranged on the rotor side and the fixed body side can be formed by the prisms 5, 6. Thereby, it is unnecessary to previously prepare many trapezoidal prisms having respectively different lengths considering a change in the wavelength to be used, so that the production cost can be remarkably reduced.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、回転体と固定体にそれぞれ設置されている複
数本の光フアイバ間の光信号伝送路を最少限の伝送損失
をもって具合よく結合することのできる多心光ジヨイン
トに関するものである。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention provides a method for appropriately coupling optical signal transmission lines between a plurality of optical fibers installed on a rotating body and a fixed body with minimum transmission loss. It concerns a multi-core optical joint that can be used.

[従来の技術] 光ファイバを用いた情報伝送システムの発展は目覚まし
く、静止体相互間のみならず、例えばスタッカークレー
ンやケーブルリールのように一方に固定体を他方に回転
体を有する機器相互間で光信号を用いた制御が要求され
るようになり、回転体側と固定体側にそれぞれ配設され
ている光信号伝送のための光ファイバを具合よく接続す
ることが要求されるようになった。
[Prior Art] The development of information transmission systems using optical fibers has been remarkable, and it is now possible to transmit information not only between stationary objects, but also between devices that have a fixed object on one side and a rotating object on the other, such as stacker cranes and cable reels. Control using optical signals has come to be required, and it has become necessary to suitably connect optical fibers for transmitting optical signals disposed on the rotating body side and the fixed body side, respectively.

使用される光ファイバが単心であれば、単に微少間隙を
持たせて突き合せるだけでかかる接続は可能であるが、
単心の光ファイバにより多量の情報伝送をするには光信
号の多重化が必要であり、設備が複雑かつ高価になるこ
とは避けられない。
If the optical fiber used is a single core, such a connection can be made by simply butting them together with a small gap, but
Transmitting a large amount of information through a single optical fiber requires multiplexing of optical signals, which inevitably makes the equipment complex and expensive.

これを解決するために光ファイバを回転に合せてコイル
状に巻き込むアキュムレータ方式も実用化されているが
、設備ごとに個別設計が必要な上回転数や回転速度が制
限されるという欠点がある。
To solve this problem, an accumulator system in which the optical fiber is wound into a coil as it rotates has been put into practical use, but it has the disadvantage of requiring individual design for each piece of equipment and limiting the number of rotations and rotation speed.

そこで、出願人は、先に、第6〜8図にその構成と原理
を示したような多心光ロータリジヨイントを提案した。
Therefore, the applicant previously proposed a multi-core optical rotary joint whose structure and principle are shown in FIGS. 6-8.

(実開昭6l−6818)これは複数本の回転体側光フ
ァイバとこれに対応する複数本の固定体側光ファイバの
それぞれの端末の間に第8図に示すような台形プリズム
Cを配置し、当該台形プリズムCを回転体の角速度ωl
の1/2の角速度ω2をもって同方向に回転させ、かつ
集束性レンズにより平行光とした光信号を対応する相手
側の光ファイバに結合させ、自身が回転しつつ回転体と
固定体にそれぞれ配設された複数本の光ファイバの相互
間を光学的に結合させるものである。
(Utility Model Application No. 6l-6818) In this method, a trapezoidal prism C as shown in FIG. 8 is arranged between the respective terminals of a plurality of rotating body side optical fibers and a plurality of corresponding fixed body side optical fibers, The trapezoidal prism C is moved at the angular velocity ωl of the rotating body
The optical fibers are rotated in the same direction with an angular velocity ω2 of 1/2 of A plurality of installed optical fibers are optically coupled to each other.

すなわち、第8図における回転体の角速度ωl、台形プ
リズムの角速度ω2、および台形プリズムCにより反射
され出射して結像された出射像の角速度ω3の間には(
1)式の関係が成立する。
That is, between the angular velocity ωl of the rotating body in FIG. 8, the angular velocity ω2 of the trapezoidal prism, and the angular velocity ω3 of the output image reflected by the trapezoidal prism C, the output image is formed by (
1) The relationship of equation holds true.

ω3=−ω1+2ω2・・・・・・(1)いま、台形プ
リズムCの角速度ω2をωlの1/2とすると、(1)
式よりω3=0となり、出射像は常に静止状態を保つこ
ととなるから、ここに固定体側の光ファイバの端末を配
置すればよいことになる。
ω3=-ω1+2ω2...(1) Now, if the angular velocity ω2 of the trapezoidal prism C is 1/2 of ωl, (1)
According to the formula, ω3=0, and the output image always remains stationary, so it is sufficient to place the end of the optical fiber on the fixed body side here.

第7図は、上記のようにして回転体が静止像を保つ様子
を図示した説明図であり、回転体の回転角に対し台形プ
リズムCが1/2の回転角で回転を続ければ、プリズム
より出射した・出射像は全く回転せず静止状態を保持し
続ける様子がこれによってよくわかる。
FIG. 7 is an explanatory diagram illustrating how the rotating body maintains a static image as described above. This clearly shows how the emitted image does not rotate at all and remains stationary.

第6図は、上に説明した原理を応用し、静止側の光ファ
イバa、b(実用上は8本の光ファイバまで適用できる
)と回転体側の光ファイバab−とを光学的に具合よく
結合させ得るようにした前記既提案の多心光ロータリジ
ヨイントの基本的構成を示す説明図である。
FIG. 6 shows how optical fibers a and b on the stationary side (in practice, up to eight optical fibers can be applied) and the optical fiber ab- on the rotating body are optically connected by applying the principle explained above. FIG. 2 is an explanatory diagram showing the basic configuration of the previously proposed multi-core optical rotary joint that can be combined.

静止体側の光ファイバa、bの光信号を光コネクタ1、
mを介しレセプタクルh、lに保持された集束性レンズ
d、eにより平行光として台形プリズムCに入射させ、
図中−点鎖線のように屈折反射して出射した光信号をレ
セプタクルj、kに保持された集束性レンズf、gに入
射させ当該それぞれの光信号を光コネクタo+ pを介
して相対応する回転体側の光フアイバロー、b−と結合
させるものである。
The optical signals of the optical fibers a and b on the stationary body side are connected to the optical connector 1,
The light enters the trapezoidal prism C as parallel light through the converging lenses d and e held in the receptacles h and l through the light beam m,
In the figure, the optical signals that are refracted and reflected and emitted as shown by the dashed and dotted lines are incident on the focusing lenses f and g held in the receptacles j and k, and the respective optical signals are made to correspond to each other via the optical connectors o+p. This is to be coupled to the optical fiber row b- on the rotating body side.

この場合、台形プリズムCは、回転体の矢印に示す回転
に対して各歯車A、B、C,Dが配置されることにより
変速された同方向に回転体の1度1/2の角速度で回転
されるように構成される。
In this case, the trapezoidal prism C has an angular velocity of 1 degree 1/2 of the rotating body in the same direction, which is shifted by arranging the gears A, B, C, and D with respect to the rotation of the rotating body shown by the arrow. Configured to be rotated.

このように構成することで、先に説明した原理に基き、
この光ロータリジヨイントでは、回転体が回転してら、
その1/2の角速度で同方向に台形プリズムCが回転し
て、回転体の回転を光学的に打消すように作用するので
、出射側光ファイバと入射側光ファイバとの間、および
入射側光ファイバと出射側光ファイバとの間の接続関係
は常に保証される。
With this configuration, based on the principle explained earlier,
In this optical rotary joint, when the rotating body rotates,
The trapezoidal prism C rotates in the same direction at half the angular velocity and acts to optically cancel the rotation of the rotating body. The connection relationship between the optical fiber and the output optical fiber is always guaranteed.

[発明が解決しようとする課MMJ いま、第3図に示すような台形プリズムCにおいて、台
形プリズムの口径(プリズム高さ)をト【2、プリズム
長さをL2 、プリズム偏角をθ2、プリズムの屈折率
をnとすると、(2)式に示すような関係が成立する。
[Problem to be solved by the invention MMJ Now, in a trapezoidal prism C as shown in FIG. When the refractive index of is set to n, the relationship shown in equation (2) holds true.

L2  =H2(1+tan  (θ2 43!n−’
  Sin  θz/n))・・・・・・(2) プリズム材質としてBK−7を使用し、波長0.83μ
mの光を通すと、屈折率n=1.5102となり、プリ
ズム偏角θ2=45゜とすれば、プリズム長さL2とプ
リズム口径H2の間には、上記(2)式より、 L2 =4 、25 XH2なる関係が生ずる。
L2 = H2(1+tan (θ2 43!n-'
Sin θz/n)) (2) BK-7 is used as the prism material, and the wavelength is 0.83μ.
When light of m passes through, the refractive index n = 1.5102, and if the prism deflection angle θ2 = 45°, then from the above equation (2), L2 = 4 between the prism length L2 and the prism diameter H2. , 25 XH2 arises.

従って、プリズム口径H2を大きくし、多数本の光ファ
イバを結合させようとすると、プリズム長さし2も必然
的に長くなる。
Therefore, if the prism diameter H2 is increased to couple a large number of optical fibers, the prism length 2 will inevitably become longer.

このようにプリズム長さが長くなれば当然のことながら
、光フアイバ間の結合損失も増大する。
Naturally, as the prism length becomes longer, the coupling loss between the optical fibers also increases.

第5図は図中に示した集束性レンズ間隔L(これはプリ
ズム長さL2に密接に関係がある)の長さと光フアイバ
間の結合損失との関係を示した線図である。
FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the length of the converging lens interval L (which is closely related to the prism length L2) shown in the figure and the coupling loss between optical fibers.

先に第6図に図示した光コネクタの外径は標準のもので
1011であり、例えば4心の光ロータリジヨイントに
おいてはH2=2011111が必要であり、L2=8
5市ということになる。
The standard outer diameter of the optical connector shown in FIG. 6 is 1011. For example, in a 4-core optical rotary joint, H2 = 2011111, and L2 = 8.
That means 5 cities.

第5図よりわかように、光フアイバ間の結合損失は集束
レンズ間隔が50市を過ぎた辺りから増大傾向が大きく
なって行き、上記L=85mでは3.5dBにも達する
ことになり好ましくない。
As can be seen from Figure 5, the coupling loss between optical fibers tends to increase when the distance between the focusing lenses exceeds 50 cm, and at L = 85 m, it reaches 3.5 dB, which is not desirable. .

一方、上記(2)式よりもわかるように、台形プリズム
長さL2はプリズム偏角θ2とプリズム材の屈折率nに
も依存する。
On the other hand, as can be seen from equation (2) above, the trapezoidal prism length L2 also depends on the prism deflection angle θ2 and the refractive index n of the prism material.

第4図にプリズム材質としてBK−7を用いた場合の波
長と屈折率の関係を示した。
FIG. 4 shows the relationship between wavelength and refractive index when BK-7 is used as the prism material.

光通信においては、0,6〜1.55μmの多種な波長
が使用されており、第4図に示すように波長により屈折
率に大巾な差があると、使用波長毎に長さの異なった台
形プリズムを多種類用意しておかねばならないことにな
り、その分コスト高になるという問題点がある。
In optical communications, various wavelengths from 0.6 to 1.55 μm are used, and as shown in Figure 4, if there is a large difference in refractive index depending on the wavelength, the length will differ depending on the wavelength used. There is a problem in that it is necessary to prepare many types of trapezoidal prisms, which increases the cost accordingly.

本発明の目的は、上記したような従来技術の問題点を解
消し、集束性レンズ間隔を従来よりも大巾に短くするこ
とができ、それによって光ファイバの結合損失を格段に
低減し得ると共に、台形プリズムに代えて三角プリズム
を使用することにより、当該三角プリズムの間隔を自由
に移動変化せしめ得るように構成し、種々な適用波長に
対し、1種類の光学系をもって対応することを可能とし
、大巾なコスト低減を可能にする新規な多心光ロータリ
ジヨイントを提供しようとするものである。
An object of the present invention is to solve the problems of the prior art as described above, to make the distance between the focusing lenses much shorter than in the past, and thereby to significantly reduce the coupling loss of the optical fiber. By using a triangular prism instead of a trapezoidal prism, the spacing between the triangular prisms can be freely moved and changed, making it possible to respond to various applicable wavelengths with one type of optical system. The present invention aims to provide a novel multi-core optical rotary joint that enables significant cost reduction.

[課題を解決するための手段] 本発明は、多心光ロータリジヨイントにおいて、回転体
と固定体の間に回転体と同軸的にそれ自体が別途自在に
回転可能に構成される光学系を配置し、該光学系は、そ
れぞれ回転体側と固定体側の光信号を入・出射させるた
めに設置された複数の集束性レンズに対面しその直交面
の一側面を集束性レンズの光路方向に対しそれぞれ垂直
に対向配置させた一対の三角プリズムと、一方の三角プ
リズムの屈折させた光路を反射させ他方の三角プリズム
に入射させる反射体を有し、それぞれ回転体側及び固定
体側に設置された前記複合の集束レンズの対応レンズ間
における光路を結合し得るように構成すると共に、これ
ら光学系は変速歯車i構により回転体の1/2の角速度
で回転体と同方向に追随回転可能に構成しかつ前記一対
の三角プリズムの離間距離を伝送される光信号の波長に
応じ移動変化させ得るように構成してなるものである。
[Means for Solving the Problems] The present invention provides a multi-core optical rotary joint in which an optical system is provided between a rotary body and a fixed body so that the optical system itself can freely rotate coaxially with the rotary body. The optical system faces a plurality of converging lenses installed to input and output optical signals from the rotating body side and the fixed body side, respectively, and one side of the orthogonal surface thereof is aligned with respect to the optical path direction of the converging lenses. The composite includes a pair of triangular prisms arranged vertically opposite each other, and a reflector that reflects the optical path refracted by one triangular prism and makes it incident on the other triangular prism, and is installed on the rotating body side and the fixed body side, respectively. These optical systems are constructed so as to be able to combine the optical paths between the corresponding lenses of the focusing lenses, and these optical systems are constructed so that they can follow and rotate in the same direction as the rotating body at 1/2 the angular velocity of the rotating body by means of a variable speed gear i mechanism. The distance between the pair of triangular prisms can be changed according to the wavelength of the transmitted optical signal.

[作用] 本発明においては、一対の三角プリズムと反射体により
、既提案の台形プリズムを用いた場合と同じ作用を発揮
させることが可能となって、それにより集束レンズ間隔
を大巾に短くすることが可能となり、結合損失を格段に
低減せしめ得るばかりでなく、一対の三角プリズムの間
隔を移動変化可能に構成することで、従来のように波長
に適応した長さのプリズムを多種用意することなく、つ
の光学系によって多くの波長に対応することを可能にし
、大巾なコスト低減効果をも派生し得るものである。
[Function] In the present invention, by using a pair of triangular prisms and a reflector, it is possible to exhibit the same effect as when using the previously proposed trapezoidal prism, thereby significantly shortening the distance between the focusing lenses. This not only makes it possible to significantly reduce coupling loss, but by configuring the distance between a pair of triangular prisms so that they can be moved and changed, it is no longer possible to prepare a variety of prisms with different lengths that suit the wavelength, unlike in the past. Instead, it makes it possible to deal with many wavelengths with one optical system, and can also derive a significant cost reduction effect.

[実施例] 以下に、本発明について実施例を参照し説明する。[Example] The present invention will be described below with reference to Examples.

第1図は、本発明に係る多心光ロータリジヨイントの具
体的構成を示す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing a specific configuration of a multi-core optical rotary joint according to the present invention.

図において上は静止固定体、λが回転体、旦が光学系保
持体である。
In the figure, the top is a stationary fixed body, λ is a rotating body, and the bottom is an optical system holder.

回転体λは静止体上とベアリング18.18により独立
に回転可能に構成され、さらに、光学系保持体重は回転
体lと同軸的に配置されかつベアリング18および19
により前記回転体とは別個に自在に回転可能に構成され
る。
The rotating body λ is configured to be able to rotate independently on a stationary body and by bearings 18 and 18, and furthermore, the optical system holding weight is arranged coaxially with the rotating body l and is supported by bearings 18 and 19.
It is configured to be freely rotatable separately from the rotating body.

4は代表例として示した静止体側の光ファイバであり、
4−は同じく代表例として示した回転体側の光ファイバ
であって、光ファイバは図示の1本だけでなくピッグテ
ール方式(説明は省略する)を採用することで8本の光
ファイバを一個の多心光ロータリジヨイントにより相互
に結合することが可能である。
4 is an optical fiber on the stationary body side shown as a representative example,
4- is an optical fiber on the side of the rotating body shown as a typical example.In addition to the single optical fiber shown in the figure, by adopting a pigtail method (description is omitted), eight optical fibers can be combined into one multi-purpose fiber. They can be connected to each other by a central optical rotary joint.

図において、8a、8b、9a、9bが光路を平行光と
して光を入・出射させるための集束性レンズであり、そ
れぞれ静止体上側及び回転体λ側のレセプタクル16a
、16b及び17a。
In the figure, 8a, 8b, 9a, and 9b are converging lenses for inputting and outputting light as parallel light in the optical path, and receptacles 16a on the upper side of the stationary body and on the side of the rotating body λ, respectively.
, 16b and 17a.

17bに図のように保持固定されている。It is held and fixed to 17b as shown in the figure.

また、12a、14aはそれぞれ光ファイバ4および4
゛を調心しプラグ13aおよび15aにより前記したレ
セプタクル16a及び17aと係合させ光コネクタを構
成するためのフェルールである。
Further, 12a and 14a are optical fibers 4 and 4, respectively.
This is a ferrule for aligning the receptacles 16a and 17a with the plugs 13a and 15a to form an optical connector.

前述した既提案例の場合には、静止体側集束性レンズ8
a、8bと回転体側集束性レンズ9a9bの間で入・出
射のための屈折および反射を行なわせるために台形プリ
ズムCを配置したが、本発明においては図に見るように
各集束性レンズ群に対面してその直交面の一側面5a及
び6aを集束性レンズの光路方向に対しそれぞれ垂直に
対向するように配置させた一対の三角プリズム5及び6
が配置されており、これら一対の三角プリズム5及び6
の間には、一方のプリズムの屈折させた光路を反射させ
他方の三角プリズムの傾斜面5b。
In the case of the previously proposed example described above, the converging lens 8 on the stationary body side
A trapezoidal prism C is arranged between a and 8b and the rotating body side converging lens 9a9b to perform refraction and reflection for input/output, but in the present invention, as shown in the figure, a trapezoidal prism A pair of triangular prisms 5 and 6 facing each other and disposed so that one side 5a and 6a of the orthogonal surfaces thereof are perpendicularly opposed to each other with respect to the optical path direction of the focusing lens.
are arranged, and these pair of triangular prisms 5 and 6
In between is an inclined surface 5b of the other triangular prism that reflects the optical path refracted by one prism.

6bに入・出射させる反射体7を有し、それぞれ回転体
側及び固定体側に設置された前記複数の集束性レンズの
対応レンズ間における光路をそれによって結合し得るよ
うに構成されている。
It has a reflector 7 that causes the light to enter and exit the light beam 6b, and is configured to couple optical paths between corresponding lenses of the plurality of converging lenses installed on the rotating body side and the fixed body side, respectively.

20.21.22.23はそれぞれ回転体lの回転を変
速させ、光学系保持体3に当該回転体λの172の回転
を同方向に与えるための変速歯車である。変速歯車機構
は回転体λの外周に取付けられた歯車20と、固定体上
内に回転自在に支持された軸24上に取付けられ、歯車
20と噛合する歯車21と、軸24上に設けられ光学系
保持体ユの外周部の歯車23に噛合する歯車22とから
主に構成されている。中間歯車21.22はその回転方
向に相対的に回転ずれができるように21a、21bお
よび22a、22bに2分割され、両分割歯車間には、
これらに回転ずれを起こさせる方向に弾発するばね等の
弾発部材が設けられている。なお、25は回転部の回転
を回転体2に伝達する回転ゲレすなわち廻し金である。
20, 21, 22, and 23 are speed change gears for respectively changing the speed of the rotation of the rotating body 1 and giving the optical system holder 3 172 rotations of the rotating body λ in the same direction. The variable speed gear mechanism includes a gear 20 attached to the outer periphery of a rotating body λ, a gear 21 attached to a shaft 24 rotatably supported on a fixed body and meshing with the gear 20, and a gear 21 provided on the shaft 24. It mainly consists of a gear 22 that meshes with a gear 23 on the outer periphery of the optical system holder. The intermediate gears 21 and 22 are divided into two parts 21a, 21b and 22a, 22b so that there is a relative rotational shift in the rotation direction, and between the two divided gears,
A resilient member such as a spring is provided that resiliently biases these components in a direction that causes rotational deviation. Incidentally, 25 is a rotary gear, that is, a rotor, which transmits the rotation of the rotary part to the rotary body 2.

第2図は上記のように構成される本発明に係る多心光ロ
ータリジヨイントの光学系の部分を取出し図示したもの
である。
FIG. 2 shows a portion of the optical system of the multi-core optical rotary joint according to the present invention constructed as described above.

いま、三角プリズムの口径(高さ)をHj 、両端面間
の長さをLJ 、プリズム偏角を01 (これは45°
で全反射してしまうからそれよりも小である必要がある
)、プリズムの屈折率をnとすると、(3)式の関係が
成立つ。
Now, the aperture (height) of the triangular prism is Hj, the length between both end faces is LJ, and the prism declination angle is 01 (this is 45°).
If the refractive index of the prism is n, then the relationship of equation (3) holds true.

L  1  =H1[tanθ s   +jan(1
25°  −5in−t  n5inθ s   ))
・・・・・・(3) 従って、プリズム口径H1を前記従来例と同じ<20n
vrとし、プリズム偏角θ1=35゜波長0.83μm
においてプリズム屈折率n=1.5102という同じ条
件においては、L1=56.8曲となる。
L 1 = H1[tanθ s +jan(1
25° −5in-t n5inθ s ))
(3) Therefore, the prism diameter H1 is set to <20n, which is the same as the conventional example.
vr, prism deflection angle θ1 = 35°, wavelength 0.83 μm
Under the same condition that the prism refractive index n=1.5102, L1=56.8 curves.

すなわち、第3図の従来の台形プリズムを使用した場合
に比較して、本発明では第5図よりその結合損失は1.
5dBとなり、従来例よりも実に2dBもの損失低減を
実現することができるのである。
That is, compared to the case where the conventional trapezoidal prism shown in FIG. 3 is used, the coupling loss in the present invention is 1.5 as shown in FIG.
5 dB, making it possible to achieve a loss reduction of 2 dB compared to the conventional example.

また、光学系が上記のように28.2mmも短くなった
分、光ロータリジヨイント全体寸法もそれだけ短くでき
ることになり、全体のコンパクト化と軽量化を達成する
ことが可能となる。
Furthermore, since the optical system is shortened by 28.2 mm as described above, the overall dimensions of the optical rotary joint can be reduced accordingly, making it possible to achieve overall compactness and weight reduction.

つぎに、波長と光学系の長さとの関係について考察する
Next, the relationship between the wavelength and the length of the optical system will be considered.

θs =35’ 、波長=0.85μmでは第4図より
屈折率n=1.5098であり、このときの光学系長さ
LlはH1=20++++nにおいて(3)式よりL1
=56.9111となる。使用波長か1.55μmにな
ったとすると、第4図よりn−=1.5010となり(
3)式より光学系長さLz =58.0市となる。
When θs = 35' and wavelength = 0.85 μm, the refractive index n = 1.5098 from FIG.
=56.9111. Assuming that the wavelength used is 1.55 μm, n-=1.5010 from Figure 4 (
From formula 3), the optical system length Lz = 58.0 cm.

このように使用波長が変ったことにより生ずる光学系長
さの差は、 58.0−56.9=1.1關となる。
The difference in the length of the optical system caused by this change in the wavelength used is 58.0-56.9=1.1.

もしも使用波長が上記のように異なったにも拘らず同じ
長さの光学系を使用すれば、出射側が回転ごとにずれる
ようになり、結合損失は非常に大きなものとなってしま
うのである。
If optical systems of the same length are used even though the wavelengths used are different as described above, the output side will shift with each rotation, resulting in a very large coupling loss.

本発明においては、光学系保持体ユの一方の三角プリズ
ム6の保持部10をその軸方向にスライドさせ移動させ
ることができるように構成されている。従って、使用波
長に対してfiflな光学系の長さしlが(3)式より
求まったら、止めネジ11を緩め、保持部10をスライ
ドさせてプリズム6の位置が1&適位置となるように移
動して再び止めネジ11を締付は保持部10を固定すれ
ば、それによって光学系を使用波長に対して常に最適長
さに維持することができる。
In the present invention, the holding part 10 of one of the triangular prisms 6 of the optical system holding unit is configured to be able to slide and move in its axial direction. Therefore, once the length l of the optical system that is fifl for the wavelength used is determined from equation (3), loosen the set screw 11 and slide the holding part 10 so that the prism 6 is at the 1&appropriate position. By moving and tightening the set screw 11 again to fix the holding part 10, the optical system can be always maintained at the optimum length for the wavelength used.

従来は、上記のように使用波長が異なった場合にはそれ
に適合した長さの台形プリズムを使用するために、各挿
具さのプリズムを用意しておく必要があり、非常に不経
済であったが、本発明によれば、プリズムのスライド保
持fi構を極めて簡単に調整するだけで一つの光学系を
もってあらゆる波長に対応できることになり、それによ
るコストダウン効果は極めて大きいのである。
Conventionally, in order to use a trapezoidal prism with an appropriate length for different wavelengths as described above, it was necessary to prepare prisms for each length, which was extremely wasteful. However, according to the present invention, by simply adjusting the prism slide holding fi structure, one optical system can be used for all wavelengths, and the resulting cost reduction effect is extremely large.

[発明の効果] 以上詳記の通り、本発明によれば、台形プリズムを使用
している従来例に比較して光学系の長さを約67%まで
短くすることができ、その分コリメート用の集束性レン
ズの間隔を短くできるために光の伝送損失を大巾に低減
できるばかりでなく、光ロータリジヨイント全体の長さ
をも短縮することができ、軽量にしてコンパクト化でき
る上、光学系を構成する三角プリズムを軸方向に容易に
移動調整し固定することが可能であるため、従来例にお
けるように使用波長が変る場合を考慮し長さの異なる台
形プリズムを予め多数用意しておく必要がなくなり、経
済性の上においても大巾なコストダウンが可能となる。
[Effects of the Invention] As detailed above, according to the present invention, the length of the optical system can be reduced to about 67% compared to the conventional example using a trapezoidal prism, and the length of the collimating prism can be reduced by about 67%. Because the distance between the converging lenses can be shortened, not only can the transmission loss of light be greatly reduced, but the overall length of the optical rotary joint can also be shortened, making it lighter and more compact. Since the triangular prisms that make up the system can be easily moved and adjusted in the axial direction and fixed, a large number of trapezoidal prisms of different lengths are prepared in advance in case the wavelength used changes as in the conventional example. This eliminates the need for this, making it possible to significantly reduce costs economically.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明に係る実施例を示す断面図、第2図はそ
の光学系の計算のための説明図、第3図は従来例におけ
る光学系の計算のための説明図、第4図はプリズム材と
してBK−7を用いた場合の波長と屈折率の関係を示す
線図、第5図は集束性レンズ間隔と結合損失の関係を示
す線図、第6図は従来例の基本的構成を示す説明図、第
7図は従来例において回転している入射像が出射像とし
て静止体となる様子を示す説明図、第8図は台形プリズ
ムにおける物体と出射像の各回転角速度を示す説明図で
ある。 上:静止体、 λ:回転体、 旦:光学系保持体、 4.4−:光ファイバ 5.6:三角プリズム、 5a、6a:対向垂直面、 5b、6b:傾斜面、 7:反射体、 8a、 8b、 9a、 9b:集束性レンズ、10ニ
ブリズムスライド保持部、 11:止めネジ、 12a   14a: 13a、  15a: 16a、16b、17a、17b : 18  19: 20.21,22.23: 24 : 25 : フェルール、 プラグ、 レセプタクル、 ベアリング、 歯車、 軸、 回転用廻し金。
FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment according to the present invention, FIG. 2 is an explanatory diagram for calculating the optical system, FIG. 3 is an explanatory diagram for calculating the optical system in the conventional example, and FIG. is a diagram showing the relationship between wavelength and refractive index when BK-7 is used as the prism material, Figure 5 is a diagram showing the relationship between focusing lens spacing and coupling loss, and Figure 6 is a diagram showing the basics of the conventional example. An explanatory diagram showing the configuration, Fig. 7 is an explanatory diagram showing how a rotating incident image becomes a stationary body as an outgoing image in a conventional example, and Fig. 8 shows the respective rotational angular velocities of an object and an outgoing image in a trapezoidal prism. It is an explanatory diagram. Top: Stationary body, λ: Rotating body, D: Optical system holder, 4.4-: Optical fiber 5.6: Triangular prism, 5a, 6a: Opposing vertical surfaces, 5b, 6b: Inclined surface, 7: Reflector , 8a, 8b, 9a, 9b: Focusing lens, 10 Nibrism slide holding part, 11: Set screw, 12a 14a: 13a, 15a: 16a, 16b, 17a, 17b: 18 19: 20.21, 22.23 : 24 : 25 : Ferrule, plug, receptacle, bearing, gear, shaft, rotating ring.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)回転体と固定体との間で光ファイバにより伝送さ
れる信号を光学的に授受可能ならしめるジョイント機構
であって、回転体と固定体の間に回転体と同軸的にそれ
自体が別途自在に回転可能に構成される光学系を配置し
、該光学系は、それぞれ回転体側と固定体側の光信号を
入・出射させるために設置された複数の集束性レンズに
対面しその直交面の一側面を集束性レンズの光路方向に
対しそれぞれ垂直に対向配置させた一対の三角プリズム
と、一方の三角プリズムの屈折させた光路を反射させ他
方の三角プリズムに入射させる反射体を有し、それぞれ
回転体側及び固定体側に設置された前記複数の集束レン
ズの対応レンズ間における光路を結合し得るように構成
すると共に、これら光学系は変速歯車機構により回転体
の1/2の角速度で回転体と同方向に追随回転可能に構
成しかつ前記一対の三角プリズムの離間距離を伝送され
る光信号の波長に応じ移動変化させ得るように構成して
なる多心光ロータリジョイント。
(1) A joint mechanism that allows signals transmitted by optical fiber to be optically transmitted and received between a rotating body and a fixed body, the joint mechanism itself being coaxial with the rotating body between the rotating body and the fixed body. An optical system configured to be freely rotatable is arranged separately, and the optical system faces orthogonal surfaces to a plurality of converging lenses installed to input and output optical signals from the rotating body side and the fixed body side, respectively. A pair of triangular prisms each having one side facing each other perpendicularly to the optical path direction of the converging lens, and a reflector that reflects the optical path refracted by one triangular prism and makes it incident on the other triangular prism, The optical system is configured to combine the optical paths between corresponding lenses of the plurality of focusing lenses installed on the rotating body side and the fixed body side, respectively, and these optical systems are connected to the rotating body at 1/2 the angular velocity of the rotating body by a variable speed gear mechanism. A multi-core optical rotary joint configured to be rotatable in the same direction as the triangular prisms, and configured to move and change the distance between the pair of triangular prisms in accordance with the wavelength of a transmitted optical signal.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003518271A (en) * 1999-12-20 2003-06-03 ザ ボード オブ トラスティーズ オブ ウエスタン ミシガン ユニバーシティ Multi-channel optical fiber rotary joint
US9902131B2 (en) 2013-07-26 2018-02-27 Osaka Sealing Printing Co., Ltd. Transparent adhesive sheet
JP2021516776A (en) * 2018-03-01 2021-07-08 ムーグ インコーポレーテッド Multi-pass fiber optic rotary joint

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