JPH0411144B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、回転体と静止体との間で光束の授
受を行う光ロータリジヨイントに関するものであ
る。

（従来の技術） 第４図はこの種の従来の光ロータリジヨイント
の構造を示す断面図である。図中、１は静止体、
２は静止体側光フアイバ、３は前記静止体側光フ
アイバ２の端面に焦点をもつレンズ、４は回転
体、５は回転体側光フアイバ、６は前記回転体側
光フアイバ５の端面に焦点をもつレンズ、１８は
回転体の軸受である。

次に第４図に示すロータリジヨイントにつきそ
の動作を説明する。第４図において、静止体側光
フアイバ２、レンズ３、回転体側光フアイバ５及
びレンズ６の各々の中心を回転体４の回転軸上に
設置しておくと、静止体側光フアイバ２を伝播し
端面より出射する光は、レンズ３で集束され平行
光束となる。この平行光束はレンズ６に入射し、
集光されて回転体側光フアイバ５の端面に入射
し、伝播する。また回転体５が回転した場合、第
４図に示す構造であれば光束の通路は回転軸上に
あるので静止体１と回転体５との間で光学的接続
が保たれるのは明らかであり、静止体１と回転体
５との間で常に光束の授受を行うことができる。

（発明が解決しようとする問題点） 従来の光ロータリジヨイントは、静止体と回転
体との間で光束の授受を行う際、回転体の回転軸
上を光束の通路に用いているため、回転軸を含む
空間を他の用途に使用できないという欠点があつ
た。

この発明は、前記のような問題点を解決するた
めになされたものであり、回転体の回転軸を用い
ないで、静止体と回転体との間で光束の授受がで
きる新規な光ロータリジヨイントを得ることを目
的とする。

（問題点を解決するための手段） この発明に係る光ロータリジヨイントは、静止
体に設置した第１の光フアイバと第１回回転体に
設置した第２の光フアイバとを光学的に接続させ
て光束の授受を行うため、前記静止体と前記第１
回転体との間に前記第１回転体の半分の角速度で
同方向に同軸上を回転する第２回転体を設けてあ
る。前記第２回転体は、内側面を光の第１の反射
面にした中空な第１円筒と、前記第１円筒の内径
より小さな外径をもちかつ前記第１円筒と第一回
転軸上に配置した中空な第２円筒と、前記第１及
び第２円筒で形成される円筒状空〓内に前記第１
円筒の円周に対する法線方向に配置され、かつ前
記円筒状空〓の軸方向に長くなつていて前記第１
及び第２円筒と一体となつて回転する光の第２の
反射面とで構成している。そして、前記第１又は
第２の光フアイバからの光束の前記円筒状空〓へ
の入射位置から前記第２の反射面を円周方向に90
度離れた位置としたとき、前記光束が前記第１の
反射面で反射されて前記第２の反射面に到達し、
かつ前記第２の反射面で反射された前記光束の前
記円筒状空〓からの出射位置が前記入射位置と同
じ円周方向の角度位置に来る如く前記光束の前記
円筒状空〓への入射角及び前記円筒状空〓の軸方
向長さを設定している。

（作用） この発明に係る光ロータリジヨイントは、静止
体又は第１回転体から出射する光束を第２回転体
の円筒状の空隙内に、入射面に対して斜めに入射
させることにより、前記第２回転体の角速度、光
束の通路となる前記空隙及び前記空隙内に設けた
反射面の作用で、相対的に円形に移動する入射光
束を受光側の定位置に定方向で出射できるため、
前記静止体と前記第１回転体との間で光束の授受
を相互に行うことができる。

従つて、光束の授受には前記空隙を含む円筒状
の部分のみを用いており、前記第１回転体及び前
記第２回転体の回転軸は用いておらず、もつてこ
の部分を他の用途に使用することができる。

（発明の実施例） 以下、この発明の一実施例を第１図〜第３図を
用いて詳細に説明する。

第１図は、この発明に係る光ロータリジヨイン
トの構造断面図である。この図において、１Ａは
静止体、２は光束の授受を行う静止体側光フアイ
バ、３は前記静止体側光フアイバ２の端面に焦点
をもつレンズで、平行光束の出射及び入射光束の
集光を行う。４Ａは第１回転体、５は光束の授受
を行う第１回転体側光フアイバで前記静止体側光
フアイバ２と同一な半径の円周上に設置してあ
る。６は前記第１回転体側光フアイバ５の端面に
焦点をもつレンズで、レンズ３と同様な機能をも
つ。７は第２回転体で前記第１回転体４Ａと同じ
回転軸を前記第１回転体の半分の角速度で同方向
に回転する。８は前記第２回転体７を前記第１回
転体４Ａの半分の角速度で回転させる変速歯車で
ある。９は前記第１回転体４Ａの軸受、１０は前
記第２回転体７の軸受、１１は前記変速歯車８の
軸受であり、静止体１Ａに対し軸受９を介して第
１回転体４Ａが回転自在に支持され、第１回転体
４Ａに対して軸受１０を介して第２回転体７が回
転自在に支持されている。

第２図は第１図符号７で示した第２回転体の外
観図である。第２図において、１２は第１円筒
で、内側面が光の反射面になつている。１３は第
１円筒と同心配値の第２円筒、１４は前記第１円
筒の内側面と前記第２円筒の外側面で形成される
円筒状の空隙で、光束の通路になつている。１５
は前記空隙１４内に円周の法線方向に設置した長
方形の光の反射面、１６は支持体であり、支持体
１６は光の反射面１５を支持するとともに前記第
１円筒１２と前記第２円筒１３にネジ又は接着剤
等で固定されている。すなわち、第１円筒１２
と、この内径より小さな外径をもつ中空な第２円
筒１３と、反射面１５を支える支持体１６とは機
械的に一体化されて一緒に回転するようになつて
いる。

第３図ａ〜ｅは本発明に係る光ロータリジヨイ
ントの動作を示す説明図であり、第２回転体７に
形成した空隙１４の部分を平面展開したものであ
る。また、第５図ａ〜ｅは第３図ａ〜ｅの状態を
円筒状空隙の横断面を用いて示す説明図である。
図中、光束の伝送路は２通路の場合を示してあ
り、静止体側光フアイバ２ａと２ｂ、第１回転体
側光フアイバ５ａと５ｂ及び第２回転体の長方形
の反射面１５ａと１５ｂはそれぞれ180度離れた
位置に設けてある。また、第３図ａ及び第５図ａ
に示すように、光の反射面１５ａを光束１７ａの
円筒状空〓１４への入射位置から円周方向に90度
離れた位置にしたとき、光束１７ａが第１円筒１
２内側面の反射面で反射されて反射面１５ａに到
達するように設定し、反射面１５ａで反射された
光束１７ａの円筒状空〓１４からの出射位置が入
射位置と同じ円周方向の角度位置にくるように、
光束１７ａの入射角θ［但し、円筒状空〓１４の
軸方向に平行な面（垂直面）でみたもの］と空〓
１４の軸方向長さｌを調節しておく。また、第５
図ａからわかるように円筒状空隙１４の軸方向に
対し垂直な横断面（水平面）でみたとき光束１７
ａの入射及び出射方向は円筒状空〓１４の接線方
向である。さらに、この光束１７ａの光軸に向け
て第１回転体側光フアイバ５ａを設置する。

まず、第３図ａは第１回転体４Ａが０度、第２
回転体７が90度の位置にそれぞれある場合を示し
ており、静止体側フアイバ２ａを伝播した光は静
止体側光フアイバ２ａの端面で出射し、レンズ３
ａで集束され平行な光束１７ａとなつて空隙１４
内に入射する。入射した光束１７ａは反射面１５
ａで反射した後、空隙１４から出射する。この光
束１７ａはレンズ６ａに入射し、第１回転体側光
フアイバ５ａの端面に集束され、第１回転体側光
フアイバ５ａ内を伝播する。

同様に、第１回転体側光フアイバ５ｂを伝播
し、出射した光束１７ｂは静止体側光フアイバ２
ｂに入射し、伝播する。

次に、第１回転体が回転した場合について説明
する。第３図ｂはａの状態から、第１回転体が90
度、第２回転体が第１回転体の半分の角度である
45度それぞれ回転した場合を示している。いま、
光の反射面１５ａが移動しないものとすると、静
止体側光フアイバ２ａから空隙１４に入射した光
束１７ａは第３図ａと同じ位置に出射し、光束の
授受はできない。ここで、光の反射面１５ａが第
１回転体の回転角の半分である45度同方向に移動
すると、光束１７ａは光の反射面１５ａが移動し
た部分を往復するので、光の反射面１５ａの移動
角の２倍にあたる90度だけ第３図ａの位置より、
第２回転体の移動方向にずれて出射する。この出
射位置は、ちようど第１回転体側光フアイバ５ａ
が移動した位置と一致しており、空隙１４を出射
した光束１７ａは第１回転体側光フアイバ５ａに
入射する。

同様に、第１回転体側光フアイバ５ｂから空隙
１４に入射した光束１７ｂは反射面１５ｂの作用
で静止体側光フアイバ２ｂに入射する。

以上の説明は第１回転体が90度回転した場合に
ついてであつたが、任意の回転角の場合も同様に
説明できる。第３図ｃ〜ｅは第１回転体がさらに
90度づつ、第２回転体が45度づつ順次回転した場
合を示しており、図から理解できるように、いず
れの場合も静止体側光フアイバ２ａから出射する
光束１７ａは第１回転体側光フアイバ５ａに入射
し、第１回転体側光フアイバ５ｂから出射する光
束１７ｂは静止体側光フアイバ２ｂに入射する。

第３図ｅは第３図ａと同様な状態になつてお
り、さらに第１回転体が回転しても同じ現象を繰
り返す。

以上のように、第１図〜第３図に示す構造とす
れば、第１回転体４Ａの回転角に関係なく、静止
体１Ａと第１回転体４Ａとの間で光束の授受がで
きる。

なお、本実施例では各通路とも光束が一方向の
場合を示したが、光束を逆の方向にしても同様な
結果となり、各通路ともそれぞれ双方向に光束の
授受ができる。

また、本実施例では光束の伝送路が２通路の場
合を示したが、第２回転体７の反射面１５ａ，１
５ｂが任意の位置にあるとき、第３図ａに示すよ
うに、光束の空隙への入射位置と空隙からの出射
位置が同じ角度の位置で、かつ反射面１５ａ又は
反射面１５ｂから90度離れた位置になるように静
止体側光フアイバ及び第１回転体側光フアイバを
設置すれば、両フアイバ間で光束の授受ができる
ので、伝送通路をさらに増加することができる。

さらに、本実施例では、第２回転体７の光の反
射面１５が２個の場合を示したが、静止体１Ａ及
び第１回転体４Ａの光フアイバの位置と数及び第
２回転体７の光の反射面１５の位置と長さを適切
にすることにより、第２回転体７の光の反射面１
５の数を変えることができる。

（発明の効果） 以上のように、この発明の光ロータリジヨイン
トによれば、静止体と第１回転体との間の光束の
授受には、空隙を含む円筒形の部分のみを用いて
いるので、第１回転体及び第２回転体の回転軸を
含む空間を他の用途に使用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る光ロータリジヨイントの
一実施例を示す正断面図、第２図は第２回転体の
外観を示す斜視図、第３図は実施例の動作の説明
図、第４図は従来の光ロータリジヨイントの正断
面図、第５図は実施例の動作を円筒状空〓の横断
面を用いて示す説明図である。 １，１Ａ……静止体、２，２ａ，２ｂ……静止
体側光フアイバ、３，３ａ，３ｂ，６，６ａ，６
ｂ……レンズ、４Ａ……第１回転体、５，５ａ，
５ｂ……第１回転体側光フアイバ、７……第２回
転体、１２……第１円筒、１３……第２円筒、１
４……空隙、１５，１５ａ，１５ｂ……反射面。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 静止体に設置した第１の光フアイバと第１回
   転体に設置した第２の光フアイバとを光学的に接
   続させる光ロータリジヨイントにおいて、 前記静止体と前記第１回転体との間に前記第１
   回転体の半分の角速度で同方向に同軸上を回転す
   る第２回転体を設け、 前記第２回転体を、内側面を光の第１の反射面
   にした中空な第１円筒と、前記第１円筒の内径よ
   り小さな外径をもち同軸配置された中空な第２円
   筒と、前記第１及び第２円筒で形成される円筒状
   空〓内に前記第１円筒の円周に対する法線方向に
   配置され、かつ前記円筒状空〓の軸方向に長くな
   つていて前記第１及び第２円筒と一体となつて回
   転する光の第２の反射面とで構成し、 前記第１又は第２の光フアイバからの光束の前
   記円筒状空〓への入射位置から前記第２の反射面
   を円周方向に90度離れた位置としたとき、前記光
   束が前記第１の反射面で反射されて前記第２の反
   射面に到達し、かつ前記第２の反射面で反射され
   た前記光束の前記円筒状空〓からの出射位置が前
   記入射位置と同じ円周方向の角度位置に来る如く
   前記光束の前記円筒状空〓への入射角（θ）及び
   前記円筒状空〓の軸方向長さ（ｌ）を設定したこ
   とを特徴とする光ロータリジヨイント。