JPH043282Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この考案は回転体と固定体とにそれぞれ設置さ
れる複数本の光フアイバ間を光学的に接続する多
芯光ロータリージヨイントに係り、特に多芯化と
伝送損失の低減が図れる多芯光ロータリージヨイ
ントに関する。

［従来の技術］ 従来の多芯光ロータリージヨイント（実開昭59
−33014号）を第３図に示す。同図に示すように、
有底筒体状の固定体１内には、回転体２と台形プ
リズム３を支持するプリズムホルダ４とが同軸上
に回転自在に設けられている。入射側光フアイバ
５ａ，５ｂは固定体１に取り付けられた光コネク
タ６ａ，６ｂにより台形プリズム３の入射面３ａ
に結合され、また出射側光フアイバ７ａ，７ｂは
回転体２に取り付けられた光コネクタ８ａ，８ｂ
により台形プリズム３の出射面３ｃに結合されて
いる。回転体２とプリズムホルダ４との間には、
回転体２の回転を1/2の角速度に減速してプリズ
ムホルダ４に伝達するための変速歯車機構９とし
て変速歯車９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄと変速歯車軸
９ｅが設けられている。光コネクタ６ａ，６ｂ，
８ａ，８ｂの台形プリズム３側にはマイクロ凸レ
ンズ１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂが設けられ
ている。

入射側光フアイバ５ａから出射した光は、マイ
クロ凸レンズ１０ａで平行光とされて台形プリズ
ム３の入射面３ａに入射し、入射面３ａで屈折し
底面３ｂで全反射し更に出射面３ｃで屈折して出
射し、マイクロ凸レンズ１１ｂにより集束されて
出射側光フアイバ７ｂに入射する。また入射側光
フアイバ５ｂと出射側光フアイバ７ａとの間も同
様に接続される。回転体２が回転してもその1/2
の角速度で台形プリズム３が回転して回転体２の
回転を光学的に打ち消すように作用するので、入
射側光フアイバ５ａと出射側光フアイバ７ｂとの
間および入射側光フアイバ５ｂと出射側光フアイ
バ７ａとの間の接続関係は保証される。

［考案が解決しようとする問題点］ しかしながら、上記の構成であると、光フアイ
バの光入出射端にマイクロ凸レンズを用いている
ため、該マイクロ凸レンズの屈折率上の問題か
ら、該マイクロ凸レンズの外径は５mm以上必要と
なり、台形プリズムの口径が15mmの場合には、該
マイクロ凸レンズが収まる数は最大７個となる。
その結果、接続できる光フアイバの本数も７本と
なる。又、接続する光フアイバの本数が増えれ
ば、台形プリズムの口径も大きくしなければなら
ず、多芯化・コンパクト化のためには、光フアイ
バ端の結合部の縮径化を行う必要があつた。

ところで、台形プリズム３が第３図に示すよう
に、その光軸に対して入射像と出射像との間に鏡
映倒立（左右の位置関係はそのままで上下の位置
関係が反転される）の関係を生じさせるのは、台
形プリズム３の口径をＳとすると、その長さｌが
ｌ＝4.23×Ｓとなるときである。従つて、台形プ
リズム３の長さｌは、その口径Ｓによつて一義的
に定まるものであり、上記のように台形プリズム
３の口径Ｓが15mmの場合は台形プリズム３の長さ
ｌは63.5mmとなる。この時の入射側光フアイバ５
と出射側光フアイバ７との間の結合損失はおよそ
3dB程度となる。台形プリズム３の長さｌが長く
なると、入・出射側光フアイバ間の距離も長くな
り、結合損失が増大してしまう関係にある。

従つて、台形プリズム３の口径Ｓが大きくなる
と、その長さｌも長くなり、その分光フアイバ間
の距離も増し、結合損失が増大するのである。

また、光コネクタ６，８の入・出射側光フアイ
バ５，７を保持するプラグを光コネクタ６，８の
マイクロ凸レンズ１０，１１が取り付けられたレ
セプタクルに装着したときに、微小な角度折れが
あると、光束は台形プリズム３の入射面３ａ、底
面３ｂ、出射面３ｃにより拡大され、多芯光ロー
タリージヨイントの回転特性を悪化させる。特
に、台形プリズム３の長さｌが長くなる程、この
角度折れによる光束の拡大が大きくなつてしま
う。このため、光コネクタ６，８のレセプタクル
を移動させて光軸調整を行なう必要があり、複数
の光フアイバを一括して接続する通常の多芯光コ
ネクタを用いることはできない。

更に、従来においては、プリズムホルダ４と回
転体２との突き合わせ部の周上に変速歯車機構９
を設けていたため、装置全体が大型になると共
に、入・出射側光フアイバ５，７間の距離も長く
なり、光結合損失が増大する要因となつていた。

［考案の目的］ 本考案の目的は、多芯化が可能であると共に光
伝送損失を減少できる多芯光ロータリージヨイン
トを提供することにある。

［考案の概要］ 本考案の要旨は、台形プリズムの入・出射面に
それぞれ臨ませ且つ互いに光学的に対向させた複
数対の円柱状の集束性レンズと、これら入・出射
面側の集束性レンズに一端が結合されると共に他
端がそれぞれ入・出射側光フアイバに光コネクタ
を介して一括に接続される接続用光フアイバとを
回転体と固定体内に備えると共に、台形プリズム
の外周上に変速歯車機構を並設したことにある。

［作用］ 上記の構成によれば、複数の接続用光フアイバ
を光コネクタではなく円柱状の集束性レンズを用
いて台形プリズムに結合したことにより、該結合
部の径を非常に細くすることができる。その結
果、台形プリズムの口径Ｓも細くでき、それに伴
つて該台形プリズムの長さｌも短くすることがで
きる。

また、集束性レンズが回転体、固定体に設置固
定され、集束性レンズに接続用光フアイバおよび
光コネクタを介して入・出射側光フアイバが接続
されているので、台形プリズムの光入・出射部に
おいて、一つ一つ集束性レンズと光フアイバを光
コネクタで結合する（もし、台形プリズムの光
入・出射部に光コネクタを設けると、光フアイバ
の実装密度はレンズ径より太い光コネクタの径に
左右されることになり、多数の光フアイバを接続
できないことになる。）必要はなくなり、集束性
レンズの高密度化が可能となる。そして、多芯光
コネクタによる複数の光フアイバの一括接続がで
きると共に光コネクタ装着時の角度折れによる光
束拡大がなくなる。

更に、台形プリズムの外周上に変速歯車機構を
並設することによつて、装置全体のコンパクト化
を実現できる。

［実施例］ 以下に本考案の実施例を添付図面に従つて詳述
する。

第１図において、１は固定体であり、固定体１
には回転体２の一部が挿入され回転自在に支持さ
れている。また、固定体１内には、台形プリズム
３を支持するプリズムホルダ４が回転体２の回転
軸上に設けられている。プリズムホルダ４の端部
は固定体１と回転体２とにそれぞれ軸受を介して
支持されている。固定体１の台形プリズム３の入
射面３ａに臨む位置には円柱状の集束性レンズ１
２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，…が設置され、
また、回転体２の出射面３ｃに臨む位置には円柱
状の集束性レンズ１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３
ｄ，…が設置されている。集束性レンズ１２ａ，
１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，…と集束性レンズ１３
ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，…とはそれぞれ互
いに台形プリズム３に関し光学的に対向する位置
に且つ台形プリズム３の光軸に沿つて配設されて
いる。

集束性レンズ１２，１３にはそれぞれ接続用光
フアイバ１４，１５の一端が接続されており、接
続用光フアイバ１４，１５の他端部はフエルール
１６，１７に保持されて固定体１と回転体２のレ
セプタクル部１８，１９に取り付けられている。
レセプタクル部１８，１９の外周にはねじが施さ
れており、多芯光コネクタの袋ナツト２０，２１
がねじ止めされるようになつている。袋ナツト２
０，２１にはフエルール１６，１７に保持されて
入射側光フアイバ５と出射側光フアイバ７の端部
がそれぞれ固定されている。

プリズムホルダ４外側の固定体１内には、回転
体２の回転を1/2の角速度に減速してプリズムホ
ルダ４に伝達する変速歯車機構２２が台形プリズ
ム３に並設されている。変速歯車機構２２は、回
転体２の外周に取り付けられた歯車２３と、固定
体１内に回転自在に支持された軸２７上に取り付
けられ歯車２３と噛合する歯車２４と、軸２７上
に設けられプリズムホルダ４の中央外周部の歯車
２６に噛合する歯車２５とから主に構成されてい
る。変速歯車機構２２の中間歯車である歯車２４
は、その回転方向に相対的に回転ずれができるよ
うに二分割され、両分割歯車２４ａ，２４ｂ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。また、もう
一つの中間歯車である歯車２５も同様に二分割さ
れると共に分割歯車２５ａ，２５ｂ間には弾発部
材が介設されている。なお、２８はクレーン等の
移動体に設けられるケーブルリール等の回転部の
回転を回転体２に伝達する回転ケレである。

袋ナツト２０，２１をレセプタクル部１８，２
１に締め付けることにより、入・出射側光フアイ
バ５，７と接続用光フアイバ１４，１５とはそれ
ぞれ突き合わされる。入射側光フアイバ５ａから
出射した光は接続用光フアイバ１４ａに結合さ
れ、集束性レンズ１２ａにより平行ビームとされ
て台形プリズム３の入射面３ａに入射する。入射
面３ａに入射した光は、底面３ｂで全反射し出射
面３ｃで屈折し、光軸に沿う平行光となつて集束
性レンズ１３ｄに入射し、接続用光フアイバ１５
ｄを経て回転体２の出射側光フアイバ７ｄに送ら
れる。同様にして入射側光フアイバ５ｂからの光
は出射側光フアイバ７ｃに伝搬される。その他の
入・出射側光フアイバについても同様である。回
転体２が角速度ωで回転すると、プリズムホルダ
４及び台形プリズム３は変速歯車機構２２よつて
１／２ωの角速度で同方向に回転駆動されるように
なつているため、回転体２側の像は固定体１側か
ら見ると静止状態となるので、回転体２の回転に
拘わらず複数対の入・出射側光フアイバ５，７間
の接続が可能となる。

光フアイバを直接に台形プリズム３に結合でき
るならば数十本の実装も可能であるが、円柱形の
集束性レンズ１２，１３の口径やレンズ間の光路
長などを考慮すると、接続用光フアイバ１４，１
５は十本前後が妥当である。十本の場合、台形プ
リズム３の口径Ｓは10mmとなり、台形プリズム３
の長さｌ（ｌ＝4.23×Ｓ）は42.3mmとなる。この
場合、第２図の特性線図はから接続用光フアイバ
１４，１５間の結合損失は1/2dBにとどまり、従
来の入・出射側光フアイバを光コネクタにより台
形プリズムに直接接続する場合に対し、結合損失
を1/2〜1/3に低減できる。更に、接続できる光フ
アイバの本数も２〜３倍に増加できる。また、従
来では、入・出射側光フアイバを一方毎に光軸調
整する必要があり、複数の光フアイバを一括して
多芯光コネクタで接続することができなかつた
が、本考案では、第１図に示すように、台形プリ
ズム３と対向する集束性レンズ１２，１３および
接続用光フアイバ１４，１５を固定設置でき、ま
た外部の入・出射側光フアイバ５，７とは接続用
光フアイバ１４，１５および光コネクタにより接
続されているので、光コネクタ装着時の光軸調整
は不要であり、また接続用光フアイバ１４，１５
の光コネクタ接合部におけるフアイバ間隔も自由
に設定することができ、多芯光コネクタによる接
続が可能となり、取付作業の簡素化が図れる。

また、変速歯車機構２２の中間歯車２４，２５
がそれぞれ重ね合わされた状態に二分割されると
共に、ばね等により両分割歯車が相対的に回転ず
れを生ずるようになつているため歯車２３，２６
の歯面に対して歯車２４，２５の噛み合い面が常
に当るようになり、バツクラツシユが生じない。
このため、回転体２が正逆回転しても入射側光フ
アイバ５と出射側光フアイバ７との光軸ずれは防
止され、光伝送性能を向上できる。また、歯車の
噛み合い部が台形プリズム３の入射面３ａ、出射
面３ｃに直接面していないので、噛み合い部の摩
耗粉や潤滑油が台形プリズム３の入・出射面３
ａ，３ｃに付着することを防止できる。

尚、上記実施例において、入・出射側光フアイ
バ５，７のコア径よりも接続用光フアイバ１４，
１５のコア径を若干太めにすると、フアイバ同士
のコクタクト部に多少のずれがあつても結合損失
の増加を抑えることができる。また、上記実施例
では、変速歯車機構２２は平歯車を組み合わせた
ものであつたが、遊星歯車機構を用いて更にコン
パクト化を図るようにしてもよい。この場合に
も、中間歯車を二分割にし、ばね等によつてバツ
クラツシユを防止するのがよい。また、例えば、
コイルばねを分割歯車２４ｂと軸２７との間に設
けるようにしてもよい。

［考案の効果］ 以上要するに、本考案によれば次のような優れ
た効果を奏する。

(1) 光フアイバを円柱状の集束性レンズにより台
形プリズムに結合させているので、結合部のコ
ンパクト化が図れ、接続できる光フアイバの本
数を大幅に増加できると共に、台形プリズム長
さを短縮でき光の伝送損失を低減できる。

(2) 集束性レンズが回転体、固定体に設置される
と共に集束性レンズに接続用光フアイバおよび
光コネクタを介して入・出射側光フアイバが接
続されているので、光コネクタとして多芯光コ
ネクタを採用でき取付作業性がよく、また光コ
ネクタ装着時の角度折れによる伝送損失を減少
できる。

(3) 台形プリズムの外周上に変速歯車機構を並設
しているので、装置全体のコンパクト化が図れ
ると共に光フアイバ間の距離も短くでき、光伝
送損失の低減を実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の係る多芯光ロータリージヨイ
ントの一実施例を示す縦断面図、第２図は集束性
レンズ間の間隔と光結合損失との関係を示すグラ
フ、第３図は従来の多芯光ロータリージヨイント
を示す縦断面図である。 図中、１は固定体、２は回転体、３は台形プリ
ズム、４はプリズムホルダ、５は入射側光フアイ
バ、６，８は光コネクタ、７は出射側光フアイ
バ、９は変速歯車機構、１０，１１はマイクロ凸
レンズ、１２，１３は集束性レンズ、１４，１５
は接続用光フアイバ、１６，１７はフエルール、
１８，１９はレセプタクル部、２０，２１は袋ナ
ツト、２２は変速歯車機構、２３，２４，２５，
２６は歯車、２７は軸、２８は回転ケレである。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 複数本の光フアイバが接続されてなる回転体
   と、該回転体に接続された該複数本の光フアイバ
   と光学的に接続される複数本の光フアイバが接続
   されてなる固定体と、該回転体と該固定体との間
   に回転体と同軸に設けられると共に該回転体に変
   速歯車機構を介して連結されて該回転体の1/2の
   角速度で回転駆動される台形プリズムとからなる
   ものにおいて、上記台形プリズムの入・出射面に
   それぞれ臨ませ且つ互いに光学的に対向させた複
   数対の円柱状の集束性レンズと、これら入・出射
   面側の集束性レンズに一端が結合されると共に他
   端がそれぞれ入・出射側光フアイバに光コネクタ
   を介して一括に接続される接続用光フアイバとを
   上記回転体と上記固定体内に備えると共に、上記
   台形プリズムの外周上に上記変速歯車機構を並設
   したことを特徴とする多芯光ロータリージヨイン
   ト。