JPS59181310A - ロ−タリフオトコネクタ - 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】 本発明は、回転体と固定体との間で光による信号の授受
を行なうロータリフォトコネクタに関する。

従来のこの種口−クリフォトコネクタは、第１図に示さ
れるように１回転体としてのドラノ・１０回転軸２の軸
心に沿って設けられた回転（ｆｔｌｌ光フアイバ３と、
固定側光ファイバ４とが回転軸２の軸端で対向されるこ
とにより構成されている。

しかし、このような従来節！造にあっては、同軸式であ
るため、軸２の両端を用いたとしても光ファイバ３の本
数は２本までであり、信号伝送量を多くできないという
不都合があった。

ところで、近年、海洋開発の必要性が呼ばれ、海底の地
形、（〆Ｉ厄物等を観察、調査する水中調査装置（水中
ロデット）が開発されでいるが、この水中口号−ットと
海上の船上様器との間の信号伝送を行なう場合、信号伝
送量として銅線ケーブルを用いるのでは、伝送距離によ
っては電圧降下部が大きく、これを防止する為銅線を太
くすると重量が増大し、深海の調査等には使用できない
。このため、光ファイバを用いて信号伝送を行なうこと
が、本出願人によって特願昭５６−１６６１１号（特こ
の出願によれば、光フアイバケーブル巻取用ドラムと固
定部との信号の授受は、光ファイバの光信号をドラム内
に設けられた光−電気変換器で電気信号に変換したのち
電気的スリップリングを用いて行なわれている。しかし
、電気的スリップリングでは、スリップリングを多数設
けることにより信号伝送量を増加できる反面、ノイズの
混入を心配しなければならず、一方、前述のような従来
のロータリフォトコネクタでは信号伝送量を増加できな
いという問題点があった。

このため、回転部と固定部と間の信号授受に関し、多量
の信号伝送量を確保でき、かつ、ノイズの混入のない信
号伝送方式が望まれていた。

本発明の目的は、ノイズの発生がなく、かつ、回転体と
固定体との間で多量の信号伝送も行ないうるロータリフ
ォトコネクタを提供するにある。

本発明は、回転体もしくは同定体のいずれか一方に軸方
向に沿って複数個の受光もしくは発光素子を設けるとと
もに、これらの受光もしくは発光素子に光学的に対向さ
れる発光もしくけ受光素子を回転体もしくは固定体のい
ずれか他方に設け、これらの受光素子と発光素子との各
対間の遮光をする区分暗箱を設け、これによシ受光素子
と発光素子との対数を増加させることによって伝送量の
増加をできるようにし、かつ、光による非接触の信号授
受によってノイズの発生を防止して前記目的を達成しよ
うとするものである。ここにおいて、光学的に対向とは
、受光素子と発光素子とが直接的に向き合う場合の他に
、直接向き合わなくとも反射鏡、レンズ等の光学的手段
によって画素子間に実質的に光が伝達される場合も含む
ものである。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ここ
において各実施例の同一もしくは和尚構成部分には同一
符号を用い説明を簡略にする。

第２図及び第３図には本発明の第１実施例の機械的構成
及び牝、気−光学的構成が示されている。

この第２図において、回転体としてのウィンチのドラム
１１の軸１２は、軸受１３により回転自在に支持され、
このドラム１１には一端を図示しない水中ロデット等に
連結された光ファイ・マケーブル１４の他端側が°〜巻
回され、かつ、このケーブル１４の他端がドラム１１内
に導かれている。また、光フアイバケーブル１４は、中
心に配置される鋼線等の抗張力体の周シに、所定本数の
光フアイバ１５辣び銅線ケーブルが同心に配置され、こ
れらの外周が綿編組で被わハ、さらにこの綿綿組の外周
が合成樹脂の外覆で被われて構成されている。

前記軸１２の軸端には回転側連結軸１６が固定され、こ
の連結軸１６の７レンズ部に固定された支持筒１７内に
回転側変換器ユニット１８が取付けられている。この変
換器ユニット１８は、第３図に示されるように、光−電
気変換器１９と増巾器２０との組を複数組（本実施例で
は３組）及び増巾器２１と電気−光変換器２２との組を
複数組（本実施例では３組）備え、これらの各変換器１
９．２２はそれぞれ前記光フアイバケーブル１４の各党
ファイバ１５に接続されている。また、変換器ユニット
１８は、前記連結軸１６に設けられブラシ２３により電
力を供給される一対の電力用スリップリング２４を介し
て電力がＩＪ（２給され、増ｒｊＪ器２０．２１等の作
動がなされている。

前記連結軸１６の軸端には、周縁を軸先端側に折曲され
た浅皿状の遮光板２５及び透明のガラス筒などからなる
透光体２６が軸方向に複数組、図示の例では３組設けら
れ、これらの各透光体２６内においてフォトトランジス
タ等の受光素子２７が回転体としてのドラム１１の回転
ｌＩ’ｌｌｌ心上になるよう遮光板２５上に固定されて
いる。また、これらの遮光板２５及び透光体２６と同心
に、かつ、これらを覆うように固定側遮光筒２８が設け
られている。この遮光筒２８の基端は固定体としての固
定台２９に固定されるとともに、先端は先すほまりのテ
ーパ状になるよう内方に折曲され、その内端が、最もド
ラム側（第２図中左端側）に位置する遮光板２５の周縁
部と一部重なるように延長され、この重複部分で光のシ
ールが表されている。

さらに、遮光筒２８の内方には、前記残りの遮光板２５
にそれぞれ対応した位置に、各遮光板２５の周縁の折曲
部と同一角度の先すほまりテーパ状に形成され、かつ、
内端がそれぞれ遮光板２５の周縁部と一部重なって光シ
ールがなされる仕切板３０が固定されている。ここにお
いて、各遮光板２５、固定側遮光筒２８及び各仕切板３
（）により第１の区分暗箱３１が構成され、この区分暗
箱３１の各区分内においてそれぞれレーザーダイオード
などからなる発光素子３２及び集光レンズ３３が設けら
れている。この際、各発光素子３２の光の放射方向は、
各受光素子２７の光の応答範囲内となるように、前記回
転軸心に直交する面に対し所定の角度傾斜する方向とさ
れ、この傾斜角度に前記遮光筒２８の先端チー・等角度
及び仕切板３０のテーパ角度がほぼ一致するようにされ
ている。

前記固定台２９には、前記遮光筒２８の中心位ｆ）（に
固定側連結軸３４が固定され、この連結軸３４の先端に
は前記遮光板２５及び透光体２６と同様な遮光板３５及
び透光体３６が順次３ＩＩＩ同軸上に連結され、かつ、
先端の透光体３６の先端には透光体３６と同径の先端遮
光板３７が固定されている。これらの透光体３６内にお
いてフォトトランジスタ等の受光素子３８が回転体とし
てのドラム１１の回転軸心上になるよう遮光板３５ある
いは先端遮光板３７上に固定されている。また、前記回
転側の先端の透光体３６の先端には前記遮光板２５と仕
切板３０とを連結したような形状すなわちすり鉢形状の
回転側先端遮光板３９が固定され、この先端遮光板３９
の外縁には、遮光板３５及び透光体３６と同心に、かつ
、これらを覆うように回転側遮光筒４０の基端が固定さ
れ、この遮光筒４０の先端はすり林状となるよう内側に
折り込まれ、その内端が、最も固定台側（第２図中右端
側）に位置する遮光板３５の周縁部と一部重なるように
延長され、この重複部分で光のシールがなされている。

さらに、遮光筒４ｏの内方には、前記残りの遮光板３５
にそれぞれ対応した位置に、各遮光板３５の周縁の折曲
部と同一角度の先すほまりテーパ状に形成され、がっ、
内端がそれぞれ遮光板３５の周縁部と一部重なって光シ
ールがなされる仕切板４１が固定されている。ここにお
いで、各遮光板３５、回転側先端遮光板３９、回転側遮
光筒４０及び仕切板４１により第２の区分暗箱４２が構
成され、この区分暗箱４２の各区分内においてそれぞれ
レーザーダイオードなどからなる発光素子４３及び集光
レンズ４４が設けられている。との際、各発光素子４３
の光の放射方向は、各受光素子３８の光の応答範囲内と
なるように、前記回転軸心に直交する面に対し所定角度
傾斜する方向とされ、この傾斜角度に前記先端遮光板３
９のチー・Ｐ角度、遮光筒４０の先端チー・等角度及び
仕切板４１のテーパ角度がほぼ一致するようにされてい
る。

前記固定側遮光筒４０内において、前記同定台２９には
固定側変換器ユニット４５が取付けられている。この変
換器ユニット４５は、第３図に示されるように、光−電
気変換器４６と増巾器４７との組を複数組（本実施例で
は３組）及び増巾器４８と電気−光変換器４９０組を複
数組（本実施例では３組）備え、これらの各変換器４６
．４９はそれぞれ固定側の各党ファイバ５０に接続され
、これらの光ファイバ５０は図示しない信号発信器、信
号処理回路、制御装置等に接続されている。捷た、増巾
器４７は１１イ線５１を介して前記発光素子３２に、増
巾器４８は電線５２を介して前記受光素子３８にそれぞ
れ接、続され、さらに、変換器ユニツ）４５には電線５
３を介して図示しない電源が接続されている。

なお、前記回転側変換器ユニット１８の増巾器２０は電
線５４を介して前記発光素子４３に、増巾器２１は電線
５５を介して前記受光素子２７にそれぞれ接続されてい
る。

このような構成において、光ファイバ１５を介して水中
ロボット等から送られてくる信号は、回転側変換器ユニ
ット１８の光−電気変換器１９で電気信号に変換されて
増ｌＪ器２０で増巾されたのち発光素子４３から光信号
として発射され、この光の信号は集光レンズ４４を通し
て固定側の受光素子３８で受光されて電気信号とされ、
増巾器４８で増巾されたのち電気−光変換器４９で再び
光信号に変換されて固定側光ファイバ５０に伝達される
。

一方、固定側光ファイ２々５０から送信される光信号は
、光−電気変換器４６、増巾器４７及び発光素子３２に
より光から正、気杓び光信号に変換されて回転側の受光
素子２７に受光されて電気信号とされ、ついで増巾器２
１で増巾されたのち電気−光変換器２２で再び光信号と
されて回転側光ファイバ１５に伝達される。

これらの信号の授受において、各発光素子３２と受光素
子２７あるいは各発光素子４３と受光素子３８との各対
応する対の光は、それぞれ区分暗箱３１あるいは４２内
で各対ごとに区分されて行なわれ、互いに干渉すること
はない。

上述のような本実施例によれば、回転側と固定側との信
号の授受が光を用いて非接触式で、かつ、区分暗箱３１
，４２内で行なわれるから、ノイズの発生がなく、長期
間安定した信号授受を行なえる。

また、発信側の一本の光ファイノ々１５または５０に対
し、光−電気変換器１９または４６、増巾器２０または
４７、発光素子４３または３２、集光レンズ４４または
３３、受光素子３８または２７、増巾器４８または２１
及び電気−光変換器４９または２２の一組を介して受信
側の一本の光ファイバ５０ｉたは１５に伝達するように
したから、これらの組を増加することによ多信号伝送量
を増加させることができ、かつ、各発光素子４３または
３２と各受光素子３８または２７の各対は区分暗箱４２
または３１とともに回転軸の軸方向に順次連結される構
造とされたので、前記増設が容易にｂ」能である。

第４図には本発明の第２実施例の一部が示され、本実施
例においては発光素子３２は回転軸心に直交する面に平
行に光を放射するようにされ、この光を受光素子２７の
応答範囲内に照射させるため、各透光体２６の先端に月
光手段としての反射鏡６０が設けられたものである。こ
の際、各集光レンズ３３は遮光筒２８の内面に突設され
た支持体６１によりそれぞれ支持されている。また、こ
の実施例では、透光体２６はガラス筒体ではなく、透明
樹脂から構成され、受光素子２６はこの透明樹脂の中心
に一体にモールドされている。さらに、この実施例にお
いては、各遮光板２５カニ遮光筒２８の内面に近接する
よう大径に形成され、前Ｒ己第１実施例における仕切板
３０が省略されている。

この際、各遮光板２５と遮光筒２８の内面との間の隙間
は、発光素子３２０発光点の外方に位置するから光シー
ル上問題にならないと考えられる六方−問題があるとき
は、前記実施例のように光路を曲げることにより光シー
ルしてもよいし、他の一般的な光のシール方法を用いて
もよい。　　　−このような本実施例によれば、前記第
１実施例よりも軸方向寸法を短かくできるという利点が
ある。

なお、前記第１実施例においては、回転側と固定側とで
光の送、受信両方を行なえるよう構成されているが、こ
れはいずれか一方でもよい。また、両方設ける場合、各
区分暗箱３１，４２内の発光素子３２．４３の頃斜方向
は図示のように同一方向にするものに限らず、反対方向
としてもよいが、同一方向とした方がスペース上有利で
ある。寸だ、ｉ’ｌ＋ｉＪ記各実施例においてｄ１受光
素子２７．３８を回転軸心に配置ｒｉ：　した例につき
説明したが、発光素子４３．３２側を回転軸心側に配ｆ
ｉしてもよい。しかし、前記実施例のように配置した方
が光の集光上イ１利である。さらに、前記第２実施例に
おいて、朋党手段は反射鏡６０に限らず、凹レンズ等測
の手段でもよい。また、前記各実施例において、受光素
子２７．３８への電線５５，５２が受光上邪魔になるこ
とも考えられるが、これは、第５図に示されるように、
受光素子２’７．３８に対し発光素子３２．４３の反対
側位置において固定部に固定される反射板６５を設け、
この反射板６５を介しても受光素子２７．３８に受光で
きるようにするか、あるいは第６図に示されるように、
集光レンズ３３゜４４の投射角θを十分に太きくシ、受
光素子２７゜３８への投射光が光信号の障害にならない
十分な光量を有するようにしてもよく、さらには、各電
線５５．５２を市販の透明電線で構成してもよい。

さらに、前記第１実施例における各増巾器２０゜２１．
４７．４８は必ずしも必要でない。また、本発と固定パ
体とのｌ１８−＋ｊ伝送に適用できる。

上述のような本発明によれは、ノイズの発生がなく、か
つ、多量の信号伝送を行なえるロータリフォトコネクタ
に：提供できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のロータリフォトコネクタ金示す概略断面
図、第２図は本発明に係るロータリフォトコネクタの第
１実施例を示す断面図、第３図は第１実施例の概略イｄ
号系統図、第４図は本発明の第２実施例の一部を示す断
面図、第５図及び第６図は本発明に用いられる電線の影
響を防止する手段のそれぞれ異なる実施例を示す断面図
である。 １１・・・回転体としてのドラム、１５．５０・・・光
ファイバ、１８．４５・・・変換器ユニット、１９．４
６・・・光−電気変換器、２０，２１，４７．４８・・
・増巾器、２２．４９・・・電気−光変換器、２７．３
８・・・受光素子、２９・・・固定体としての固定台、
３１．４２・・・８１！１、第２の区分暗箱、３２．４
３・・・発光素子、３３．４４・・・集光レンズ、６０
・・・朋党手段としての反射鏡、５２．５５・・・ｚＬ
ｉ線、θ・・・投射角。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）回転体もしくは固定体のいずれか一方に軸方向に
   沿って設けられた複数個の受光もしくは発光素子と、こ
   れらの受光もしくは発光素子にそれぞれ光学的に対向さ
   れるとともに回転体もしくは固定体のいずれか他方に設
   けられた複数個の発光もしくは受光素子と、前記各光学
   的に対向される受光素子と発光素子との各対を互いに光
   学的に遮断して各対毎の光学的結合のみを許容する区分
   暗箱と、前記各受光素子に電気−光変換器を介して接続
   された受信側光ファイバと、前記各発光素子に光−電気
   変換器を介して接続された送信側光ファイバとを備えた
   ことを特徴とするロータリフォトコネクタ。 （２、特許請求の範囲第１項において、前記受光素子は
   回転体もしくは固定体の軸心に沿って配置されるととも
   に、前記発光素子は受光素子の光応答範囲に対応するよ
   う軸直交面に対し所定角度を有する方向に光を放射する
   よう配置されたことを特徴とするロータリ７オトコネク
   タ。 （３）特許請求の範囲第１項において、前記受光素子は
   回転体もしくは固定体の軸心に沿って配置されるととも
   に、前記発光素子は軸直交面に対し平行な方向に光を放
   射するよう配置され、かつ、この発光素子から放射され
   る光を受光素子の光応答範囲に対応する方向に屈折させ
   る届先手段が設けられていることを特徴とするロータリ
   フォトコネクタ。 （４）特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれかに
   おいて、前記発光素子から放射される光が、前記受光素
   子の周囲に配置される電線に対し光信号の障害とならな
   いに十分な光量となるような大きな投射角度を有する集
   光レンズが光路中に設けられたことを特徴とするロータ
   リフォトコネクタ。