JPS59105608A

JPS59105608A - 光フアイバ用回転接合装置

Info

Publication number: JPS59105608A
Application number: JP58182947A
Authority: JP
Inventors: ロ−レンス・ヘンリイ・ジリガン
Original assignee: Sperry Rand Corp
Current assignee: Sperry Corp
Priority date: 1912-08-01
Filing date: 1983-09-30
Publication date: 1984-06-19
Also published as: EP0111390A2; NO834529L; EP0111390B1; DE3375521D1; EP0111390A3

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】（１）発明の技術分野本発明は一般的に光フアイバデータ伝送装置に関するも
のであり、更に詳細に述べれば、回転する境界にわたる
多チヤンネル光フアイバデータを結合する光フアイバー
回転接合装置に関するものである。

（２）先行技術についての説明光フアイバ技術によって、光データを伝送する多くの有
用な装置が可能となった。ある用途においては、リール
ハブ、もしくはアンテナ取り付は台のような回転する境
界を介して多チャンネルデータ伝送を必要とすることが
しばしばある。更に、′そのような適用においては、回
転する境界にわたっていずれかの方向にデータを伝送で
きる複式、もしくは相互動作がしばしば必要とされる。

周知の先行技術は全て単一信号動作のみ可能であるか、
もしくは非相互的である。

本発明の出願人に周知の唯一の先行技術による多チヤン
ネル光フアイバ回転接合装置は、種々の光ファイバの光
信号を電気信号に変換し、これらの電気信号を従来のス
リップリングに印加し、かつ電気信号を光信号に再変換
する。

しかしながら、この先行技術による回転接合装置は、非
相互的である。信号は一方向にのみ回転接合装置を介し
て伝送することができる。

更に先行技術による装置におけるスリップリングは、雑
音を発生させる干渉、漏話および摩損を生じやすい。本
発明による回転接合装置は、摺動接点を必要としないの
で、これら後者の問題は避けられる。

（３）本発明の概要本発明による回転接合装置は、個々のレンズを設けるこ
とによって、回転可能な境界に渡って光フアイバ伝送装
置に流れる多チャンネル信号を結合し、前記の回転可能
な境界の反対側に位置づけられた各チャンネル、および
付加的レンズ装置に流れる情報を表わす光ビームを自由
な空間で形成し、これらの光ビームを受信する。

回転可能な光学装置が光ビームの経路に挿入され、規準
光ビームを各受信レンズに向けるように境界部分の相互
回転関数として回転される。

（４）良好な実施例についての説明第１図は、本発明の原理を取り入れた回転接合装置の動
作モードを一般的に図解したものである。説明のだめ、
３つのデータ伝送チャンネルを使用する装置が図解され
ており、脱回転装置９を介して静止パターンプレート７
に取り付けられり個々のレンーズ１，３および５から回
転可能なパターンプレート１１の対応するレンズ１６′
および５′にデータが伝送されている。本発明の原理は
３つ以上もしくはそれ以下のチャンネルを使用する装置
に適用されてもよく、かつデータは接合装置に渡ってい
ずれの方向に結合されてもよいことを理解されたい。更
に、本発明の原理は、パターンプレート９および１１の
双方が同じ垂直回転軸の回りを異なる回転速度で回転し
ている装置に適用されてもよいことも理解されたい。

種々のレンズが各光ファイバもしくはフィラメントに接
続され、そのような光ファイバに流れるデータを規準光
ビーム１３，１５お、！：び１７に変換し、受信された
光ビームを回転接合装置の反対側の対応する光フアイバ
フィラメントに結合するように慟〈。この型式のレンズ
装置は先行技術において周知のものであるが、例えば段
階指数ロッド（Ｇｒｉｎｒｏｄ）レンズによって構成さ
れていてもよい。そのようなレンズは、典型的には、直
径１〜２ｍｍ、長さ４〜１２朋である。

光ファイバのフィラメントを円筒体端部の中心に接続す
ることによって、軸状の規準ビームが形成あるいは受信
されてもよい。

脱回転装置９は、レンズが回転軸の回りを回転していて
も各規準ビームを適当なレンズに向けるように働く。映
像を回転させることのできるミラーもしくはプリズムの
種々の構成は周知のものではあるが、ペカン（Ｐｅｃｈ
ａｎ　）、ドープ（Ｄｏｖｅ　）、もしくはデルタプリ
ズムが現在より実用的なようである。これらのうちでは
デルタプリズムが現在好まれているが、これは前記プリ
ズムは光路が短かく、比較的に製造が容易なためである
。この理由により、以下の説明はこの型式のプリズムに
対して行なう。但し、他のプリズムもしくは光学装置が
脱回転装置に使用されてもよいことを理解されたい。

再び第１図に関して述べると、プリズム脱回転装置９は
、個々の規準光ビームを各レンズ１′。

３′および５′に連続的に向けるように回転可能なパタ
ーンプレート１１０回転速度の土の速度で共通の垂直な
回転軸の回りを回転させられる。

以下説明するように、プリズムは光ビームの位置を逆に
するように作動し、光ビーム１６が基部１９に最も近い
位置でプリズムに入射し、基部から最も遠い位置で発射
するようにする。従ってレンズ１からのデータはレンズ
１′を介してそめレンズに接続された光フアイバフィラ
メントに結合される。第２図および第３図を参照すると
パターンプレート１１が回転してもこの結合は保持され
る態様が判る。

第２図は、典型的なデルタプリズムを介して光ビームが
方向づけられる態様を図解している。

第２図に図解されたプリズムは反射面を与えるため銀メ
ッキした基部２１を備えている。プリズムは空気の速度
よりも遅い光速を与える透明な物質でできておシ、基部
２１に平行な線に沿ってプリズムに入射するビーム２３
の如き光のビームが下方に屈折されるようにしている。

側面２５および２７の勾配は、基部２１に平行な入射光
ビームから発生する内部光ビームが以下説明する如く全
内部反射を受けるように選択される。プリズムの下部の
隅は、通常、角と９がされているが、この点は本発明の
実施に必要ではない。

さて、入射光ビーム２３に関するプリズムの作用を考え
てみる。光ビーム２３がプリズムに入射する際光ビーム
２３は下方に屈折され、而２７に進み、そこで全内部反
射を経る。次いで、屈折された光ビームは銀メッキした
面２１に伝播し、そこで面２５へと上方に反射されるが
、前記面２５によって再び全内部反射が与えられ、再び
面２７へと光ビームが向けられる。プリズムから放出さ
れる際、光ビームは下方に屈折され、放出光ビーム２３
がプリズムの基部と平行になり、かつ入射光ビーム２３
と同じ方向になるようにする。

光ビーム２３に平行ではあるが、光ビーム２６の下方に
ある第２の光ビーム２９がプリズムに入射する場合も、
光ビーム２３が受けたのと同様な反射および屈折を経る
。しかしながら、第１の光ビームから変位しているため
、光ビーム２９１ｄ第２図に図示された如く光ビーム２
３の上方でプリズムから放出する。

プリズムは、プリズムの基部２１に垂直な伝送面で光ビ
ームの位置を逆にするように働くが、プリズムの基部に
平行な伝送面では光ビーム相互の位置関係を保持する。

従って、第２図で、光ビーム２３に平行ではあるか光ビ
ーム２６の隣から入射する別の光ビームは、光ビーム２
６に平行ではあるが光ビーム２６の隣でプリズムから放
出する。

第６図では、本発明の原理による態様でプリズムが回転
される際のこれら原理に関する動作が図示されている。

図解のため、第６図は、プリズムが回転される際の照射
された文字Ｒおよび合成映像の如き静止対象物を表わし
ている。

第６（ａ）図では、プリズムがその基部を水平面におい
て直立して位置づけられている。この場合、対象から放
出する個々の光線は垂直面５で逆になるが、水平面では
伺の影響も受けない。合成映像は効果的に逆になる。

第３（ｂ）図において（′プリズムはその基部が今や垂
直となるように９０°の角度だけ回転されたところであ
る。この場合、入射光線は水平面で逆になるが、垂直面
では何ら影響を受けない。

合成映像はプリズムを９０°回転させることによって効
果的に１８０°回転されることになる。

第３（Ｃ）図において、プリズムは更に９０°回転され
、その基部を水平面にして逆の位置にある。

この位置では、入射光線は垂直面で逆になるが、水平面
では何ら影響を受けず、第３（ａ）図と同じ位置に映像
が戻される。従って、映像は、再びプリズムの９０’の
回転に応答して更に１８０’効果的に回転されることに
なる。

従って、本来プリズムは、プリズムの角位置に基づく量
により各光ビームを平行に変位させることによって作動
する。

以上のことから、映像は角度の２倍だけ、しかもプリズ
ムが回転するのと同じ方向に回転することが判る。

プリズムが静止されている間に対象が回転することにな
っている場合、映像は同じ大きさの角Ｗだけ回転するが
対象とは反対の方向に回転する。

これらの原理の本発明への適用は、第１図を再び参照し
て理解しうる。情報が、静止しているパターンプレート
７のレンズおよび回転しているパターンプレート１１の
レンズを介して外部の光フアイバフィラメントに伝達さ
れている、と仮定する。

更に、パターンプレート１１は時計回シの方向に２θ０
だけ回転すると仮定する。パターンプレート１１の回転
によってθ°の対応する時計回りのプリズム回転を生ず
る。しかしながらプリズムの回転によってプリズムが回
転する角度の２倍だけ映像が回転されるので、映像は２
００回転されるが、それでも規準光ビームは適当なレン
ズへ方向づけられる。

今度は回転するプレート１１のレンズから静止している
プレート７にデータが伝達されようとしている場合を考
えてみる。プレート１１が２θ０の角度だけ時計−回り
で回転すると再び仮定する。プリズムが静止されたまま
であった場合、プレート７に当たる映像は２θ０だけ反
時計回りに回転される。しかしながら、プレート１１０
口伝は、θ０のプリーズムの時計回９回転を伴ない、前
記θ０のプリズムによる時計回りの回転は時計回りの方
向に映像を２００回転させるように働き、従ってその元
の位置に映像を戻し、各平行な光ビームが静止している
パターンプレート７の適当なレンズへと向けられるよう
にしておく。

従って、回転接合装置は複式装置であり、そこでは逆の
動作が可能である。すなわち、データは、本発明による
装置を介していずれかの方向に通過してもよい。

第４図は、第１図について説明された原理に従って構成
された特定の回転接合装置の断面図である。この実施例
では、固定された上部パターンプレート３１はレンズ３
５が取り伺けられた挿入部３６を備えている。挿入部３
３はレンズの整合を調節するだめの手段を備えているの
が望ましい。回転可能な下方のパターンプレート６７も
レンズ４１が取シ付けられている挿入部６９を備えてい
る。回転可能なパターンプレートはベアリング４６およ
び４５によってハウジングに取り付けられている。リン
グ歯車４７はパターンプレート上に取り付けられており
、遊星歯車４９と結合する。脱回転装置プリズム５１は
回転可能なグレート５３に取シ付けられており、次いで
回転可能なプレート５３はベアリング５５および５７に
よってハウジングに取り付けられている。

遊星歯車４９はシャフト５９に固定して取り付けられて
いるが、シャツ）５９Ｈ１やはりシャフトに固定して取
り付けられている第２の遊星歯車６３に向けてプレート
５ろのベアリング６１を介して上方へと通過する。歯車
６３は固定されたリング歯車と係合する。

作動中、下方のプレート３７はその回転軸の回りを回転
するが、前記回転軸は、遊星歯車４９にそれ自身の軸の
回りを回転させる。遊星歯車６３の合成回転によ゛つて
、回転可能なプレート５３およびそれ故プリズム５１は
、第１図について先に説明した態様でそれ自身の回転軸
の回シを回転させられる。

第４図に図示した特定の実施例は、説明のためのもので
あることを理解されたい。相互回転動作を与えるための
多くの機械的変更が本発明の原理から逸脱せずに用いる
ことができる。

先行技術による装置とは対象的に、本発明は逆の動作も
可能による。更に、本発明は電気スリップリングを必要
とせず、かつそのような装置に付随しておこる問題を排
除している。更に、本発明による装置は受動的であり、
何ら電気的パワー人力も必要としない。

この様に、本発明は、その良好な実施例にて説明されて
きたが、使用された用語は説明のだめの用語であって、
制限するものではなく、かつその広い観恵において本発
明の真の範囲および精神から逸脱することなく添付の特
許請求の範囲内で変更がなされうろことを理解されたい
。

【図面の簡単な説明】

本発明の典型的な実施例を図示したものである。図中、１・６・５はレンズ、７は静止パターンプレート
、９は脱回転装置、１１は回転可能なパターンプレート
、１３・１５・１７は規準光ビーム、２１はプリズムの
基部、２３は光ビーム、２５・２７はプリズムの面、６
１はパターンプレート、ろ６は挿入部、６５はレンズ、
４ろ・４５はベアリング、４７はリング歯車、４９は遊
星歯車、５１は脱回転装置であるプリズム、５３は回転
可能なプレート、５５・５７・６１はベアリング、６６
は第２の遊星歯車、６５は静止リング歯車を夫々示す。Ｉｌ′ＩＶ＋１１云リリ１［ＦＩＧ土。ＦＩＧ．２。ＦＩＧ．３。ＦＩＧ．３ｂＦＩＧ．３ｃ。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）互に対して物理的に回転可能な第１および第２組
の光ファイバの対応する該ファイバ間の光学的な結合を
維持しかつ第１および第２組の規準レンズを有する光フ
アイバ用回転接合装置であって、前記規準レンズは前記
回転接合装置を前記第１および第２組の各光ファイバへ
結合しかつ前記光ファイバを介して伝送されている光デ
ータに対応する各平行光ビームを形成し受信するように
構成されており、前記回転接合装置は更に前記レンズの
他の組に対していずれかの組のレンズが回転しても前記
２組のレンズ間の光学的接触を維持するために前記２組
のレンズ間の光路に挿入されかつ前記２組のレンズ間の
相対的回転の関数として各光ビームを横方向に変位させ
る光学的手段を有すると共に前記２和のレンズと同じ回
転軸まわりに回転可能である脱回転手段と、および前記
組のレンズ間の相対的角変位の特定部分となっているあ
る角だけ前記脱回転手段を回転させる手段とを備えてお
シ、前記特定部分は前記変位された光ビームと伝送され
ている光学的情報を受ける各レンズ間の光学的接触を維
持するように選択されていることを特徴とする光フアイ
バ用回転接合装置。
（２）光データが第１組の静止光ファイバと第２組の共
通軸の回りを回転可能な光フアイバ間に伝送されること
になっている光フアイバデータ伝送装置用回転接合装置
であって、前記回転接合装置は、静止および回転可能な
パターンプレートに各々取り付けられた第１および第２
°組の規準レンズを備えており、前記第１および第２組
の規準レンズの夫々は前記第１および第２組の前記光フ
ァイバの異なる１組の光ファイバに結合されるようにな
っており、各パターンプレートのレンズは前記共通軸の
回りに所足のパターンで位置ぎめされた平行な光ビーム
を他のパターンのレンズへ伝送し、かつ他のパターンの
レンズから受信するように構成されており、前記回転接
合装置は更に回転可能なパターンプレートが回転しても
前記組のレンズ間の光学的接触を維持するために前記光
ビームの光路に挿入された光学的脱回転装置を備えてお
り、前記脱回転装置は、該装置の角変位の関数として各
光ビームを横方向に変位させる光学的手段を備えておシ
、前記回転接合装置は更に前記の回転可能なパターンプ
レートの角変位の変化に応答して前記脱回転手段の角変
位を変化させ、前記の回転可能なパターンプレートの角
変位が変化する際前記の２組のレンズ間の光学的結合を
維持するように前記光学的手段を回転させるよう調整さ
れている前記の角変位を変化させる手段を備えているこ
とを特徴とする光フアイバ用回転接合装置。
（３）特許請求の範囲第２項に記載の回転接合装置にお
いて、脱回転手段の角変位を変化させる前記手段は回転
可能なパターンプレートの回転に応答して作動させるギ
ア列を備えていることを特徴とする光フアイバ用回転接
合装置。
（４）特許請求の範囲第３項に記載の回転接合装置にお
いて、脱回転手段における光学的手段とは光学的プリズ
ムであることを特徴とする光フアイバ用回転接合装置。
（５）特許請求の範囲第４項に記載の回転接合装置にお
いて、プリズムは短形基部、三角形の端面および第１・
第２の勾配側面とを有し、共通軸の回りを回転可能なよ
うに、かつこの共通軸は各勾配側面の中央部を通り、プ
リズムの基部に平行な第１面、および前記端面に平行な
第２の面にあるように取り付けられているデルタプリズ
ムであることを特徴とする光フアイバ用回転接合装置。
（６）特許請求の範囲第５項に記載の回転接合装置にお
いて、前記回転接合装置は前記静止パターンプレートを
支持する静止ハウジング内に取シ付けられておｐｌそこ
では前記規準光ビームに垂直な面に置かれ、開放中央部
を有し、かつ前記開放中心部には前記規準光ビームが障
害なく前記プリズムを通過するように前記プリズムが設
けられている回転可能なプレートに前記プリズムが取り
付けられていることを特徴とする光フアイバ用回転接合
装置。
（７）　　特許請求の範囲第６項に記載の回転接合装置
において、前記回転可能なパターンプレートは前記ハウ
ジング内で前記共通軸に垂直な面で、かつ前記静止パタ
ーンプレートから前記プリズムの反対側で、回転できる
ように取シ付けられていることを更に特徴とする光フア
イバ用回転接合装置。
（８）特許請求の範囲第７項に記載の回転接合装置にお
いて、前記ギア例は前記静止パターンプレートおよび前
記回転可能なノくターンプレート夫々に一体に取付けら
された第１および第２のリング歯車を備えておシ、前記
リング歯車の各歯車は前記パターンプレートに平行な面
に置かれ、かつ規準光ビームが障害なく前記歯車の領域
を通過するように前記共通軸の回りに同中心光ファイバ
用回転接合装置。
（９）特許請求の範囲第８項に記載の回転接合装置にお
いて前記ギア列は、更に共通シャフト上に完全に取り付
けられ、前記第１および第２のリング歯車夫々を係合す
るように位置ぎめされている第１および第２の遊星歯車
を備えておシ、前記シャフトは回転可能なパターンプレ
ートの回転によって回転可能なパターンプレートの変位
角の大きさの＋の角度だけ前記プリズムを回転するよう
に働く前記プリズムを支持する回転可能なプレートに偏
心的に位置ぎめさられたベアリングに回転できるように
取９付けられていることを特徴とする光フアイバ用回転
接合装置。ＱＯＩ　　特許請求の範囲第２項に記載の回転接合装置
において、前記回転結合装置は２組のレンズ間の最適結
合を可能にするように１組の規準レンズの水平位置を調
整する偏心調整手段を更に備えていることを特徴とする
光フアイバー用回転接合装置。