TW416018B - Fiber optic rotary joint - Google Patents

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416〇|| Β7Π045Τ 五、發明說明（υ 圖7為一根據本發明之纖維光畢.轉,動接頭第三實施例之 示意圖 元件符號說明

14 纖 維 光 學 轉 動 接頭 16 定 子 18 击奎 Γ Τ 4 9 Π 圓 形 外 周 邊 22 波 導 管 24 環 形 内 表 面 26 頂 面 28 底 面 30 波 導 管 32 反 射 區 段 34 低 電 平 信 號 區 域 36 假 想 邊 界 38 反 射 區 段 40 假 想 邊 界 42 低 電 平 信 號 區 域 44 假 想 邊 界 46 反 射 區 段 48 假 想 邊 界 50 低 平 信 號 區 域 52 假 想 界 54 反 射 區 段 56 假 想 邊 界 58 低 電 平 信 號 區 域 60 假 想 邊 界 62 假 想 邊 界 70 光 注 射 稜 鏡 70" 光 注 射 面 72 光 >主 射 稜 鏡 7 2’ 表 面 7 2" 光 注 射 面 74 光 注 射 稜 鏡 74' 表 面 74" 光 注 射 面 76 光 注 射 稜 鏡 76， 表 面 7 6" 光 >主 射 面 80 雷 射 82 分 光 器 84 光 纖 86 光 纖 90 雷 射 92 分 光 器 416018 五、發明說明（1) 發明說明 本案自1997年10月2日所择山— wm，721號，及1 998γ ^υ待;美國^申請案 申請細川5, 946號中請優月^日所提出之待決美國專利 技術領域 本發明係概括關於纖唯#墨Μ .^ ^ ^ ^ „飘、择光干轉動接頭，尤指供發射高位 兀速率k號之無觸點纖維光學轉 背景技藝 頌 名為纖維光學轉動接頭步 fSi m i I裝置’允許光信號在位於旋轉 與固定構件之纖維之間予 Λ ^ 眭，# # $八# m 卞調釔。在纖維位於沿旋轉軸線 唆成中心竣，1。如果不可能接近旋轉軸 頭所採用之技術十分不：為=動接頭，此二型轉動接 人們曾發展成功如讓渡於關於離轴轉動接頭。 ,〇 , n 〇 , ^ 承役於本案文讓人之美國專利 4，325,025號中所揭示之益銀p ；η9ς ^ 4,. 义無觸點纖維光學轉動離軸接頭。 0Ζ5號專利揭不一種缠雜止思 姑么人 維光學轉動接頭，其福合—脈動光 ·(§號越過一轉動介面，计 ^ Ζ 亚包括一形成在定子之環形反射 壁’及一安裝在定子有—眭菸土、， ^ 知緊晶亚與環形反射壁之光纖相 切。光纖之一所發出之幹& Μ A , m L唬將會沿環形反射壁被反射，並 被光纖之另一所接收。 以方式相似於0 2 5專利中大致揭示者構成之實際接頭， 由於不可接文之傳播延導致位元脈衝寬度畸變，曾限 於10__12对之轉子直徑’及5Q百萬位元/秒之數據速率1 要接頭具有轉子直徑40-50吋，脈動光信號具有數據調變

IMI IM C:\Prograni Fi les\Patent\55195. ptd 第 6 頁 416018 案號 87116457 月 曰 五、發明說明 94 光 纖 96 光 纖 100 稜 鏡 100' 表 面 10 0〗' 光 接 收 面 102 镜 鏡 102' 表 面 10 2” 光 接 收 面 104 稜 鏡 104’ 表 面 10 4" 光 接 收 面 106 稜 鏡 106, 表 面 10 6" 光 接 收 面 108 稜 鏡 108' 表 面 10 8" 光 接 收 面 110 稜 鏡 110’ 表 面 110" 光 接 收 面 112 稜 鏡 112' 表 面 112” 光 接 收 面 114 稜 鏡 114’ 表 面 114" 光 接 收 面 116 棱 鏡 116， 表 面 116" 光 接 收 面 118 稜 鏡 118’ 表 面 118" 光 接 收 面 120 .稜 鏡 120’ 表 面 12 0” 光 接 收 面 122 稜 鏡 122’ 表 面 122" 光 接 收 面 140 纖 維 .光 纜 142 纖 維 光 纜 144 纖 維 光 纜 146 纖 維 光 纜 148 纖 維 光 纜 150 纖 維 光 纜 152 纖 維 光 纜 154 纖 維 光 纜 156 纖 維 光. 纜 158 纖 維 光 纜 160 纖 維 光 纜 162 纖 維 光 纜

O:\55\55195.ptc 第12a頁 2000. 09.21.013 416018 五、發明說明（2) 速率10G-4GG百萬位元/秒。為滿足此等需纟，必項符八二 標準。第-，旋轉之光變化必須最少。第=，傳播延遲必 須予以控制，以使對位元脈衝寬度畸變之效應最少。 可使用很多在周邊間開之光於取罙，# & & ，使旋轉之光變化最 以使複雜性及成本 少。問題為宜於有儘可能少之拾取器 最低。 傳播延遲必須予以控制。例如，考慮_種形成為一連續 36〇孤，在周邊為四公尺之波導管。如果繞周邊位於等、 距離之:纖維光學拾取器予以聚焦至一共用光電二極管， ，且一單一光源用以在一注射點將信號注入波導管，然後 取靠近注射點之光拾取器將會首先接收所發射之信號，並 從而首先發射所接收之信號至光電二極管，因為第二光拾 取益位於離開90 ，自注射點以三毫微秒/公尺速度行進 之光信號，將會在第一拾取器之後三毫微秒到達第二拾取 Is，同樣，第三拾取器將會在九毫微秒後接收發射之信 號。因此，四公尺周邊連續波導管，將會導致十二毫微秒 傳播延遲。有1 0毫微秒位元寬度，將行在此等狀況下發射 之100百萬位元/信號，在不同光拾取器，在不同時間到連 之h號’將會使位元形狀畸變，因為傳播延遲大於位元寬 度。較大直徑接頭使問題加重，並將會呈現甚至更大延 遲。 目前建議之至少一種配置，聲稱達成先前所述之周邊及 數據速率需求。此種建議之配置使用許多短光纖片’在周 邊成環形配置在定子上，以形成一光波導管β對應之許多

_案號 87Π6457 年气月 修正 曰 五、發明說明（¾) 180 信 號 合 併 器 或 混 合棒 182 透 鏡 184 圓 形 或 直 線 縫 隙 186 光 電 二 極 管 200 纖 維 光 學 轉 動 接 頭 '2 0 2 定 子 204 轉 子 206 圓 形 外 周 邊 208 波 導 管 210 環 形 反 射 面 2 2 0 反 射 區 段 9 9 4 u w 反 射 區 段 226 低 電 平 信 號 區 域 228 反 射 區 段 232 反 射 區 段 234 低 電 平 信 號區 域 242 低 電 平 信 號 區 域 250 低 電 平 信 號區 域 280 光 注 射 稜 鏡 28(Γ 表 面 2 8 (Γ 直 角 表 面 282 光 注 射棱鏡 28 2， 表 面 2 82 " 直 角 表 面

284 光 注 射 稜 鏡 2 8 4" 直 角 表 面 2 8 6， 表 面 290 雷 射 292 分 光 器 296 光 纖 298 光 纖 300 光 接 收 稜 鏡 302 光 接 收 棱 鏡 304 光 接 收 稜 鏡 306 光 接 收 稜 鏡 308 光 接 收. 稜 鏡 310 光 接 收 棱 鏡 2841 表 面 286 光 注 射 稜 28 6 η 直 角 表 面· 291 雷 射 294 光 纖 297 分 光 器 299 光 纖 3 0 0’ 光 接 收 面 30 2' 光 接 收 面. 3 0 4' 光 接 收 面 3 0 6’ 光 接 收 面 3 0 8' 光 接 收 面 310’ 光 接 收 面 Η

O:\55\55195.ptc 第12b頁 2000.09.21.014 416018 五、發明說明（3) ~ ' ----- 接收器或拾取器予以光搞合至一各別短纖維片。對應之許 多雷射發射器予以在周邊配置在—轉子上，並發射光信號 進入波導管，而每-短光纖片自發射器之一接收光信號。 興ίΪΪ之配置有若干缺點’因為光信號係在-種纖維光 以調變，位元速率增加時’纖維 速度最後限制波導管之有效長度。因此，數據速率增加 7二片之長度必須予以減少。長度之此種減少需要 更夕^射范及接收器’而增加成本及 =質之損耗，需要更強力之發射器及/或更另敏外感之？ 發明之概述 因此’本發明之一項目的，*担版 ^ 逋，豆奋陴·* 為棱供一種纖維光學轉動接 八κ * 4除上述問題，並實際滿 因此，本發明之一碩目的，，摆徂從^ 要 頭，其可發射高位元迷率^號為^供一種纖維光學轉動接 本發明之另一目的，&坦μ _ 4公尺之周邊。 為^供—種光學轉動接頭能有至少 本發明之又一目的，為租也 為一整合式趨维#聲絲為纖维光學轉動接頭，其 學轉動接頭時、:進行2接頭總成’纟中可在組裂纖維光 所位於其中之機哭；，並且其對於整合式之總成 本發明之：對準或特殊修改。 頭，包括—定子有一波'係稭'纖維光學轉動接 ^所達成轉子與定’及—轉子可旋轉—整圈 /、疋子同心。光發射器位於第—周

C:\Program Files\patentX55195. ptd 第8頁 416018 _案號87116457 g?年7月 日_修正| 五、發明說明（？c)

312 光 接 收 稜 鏡 —312’ 光 接 收 面 314 光 接 收 稜 鏡 314’ 光 接 收 面 316 光 接 收 稜 鏡 3 16’ 光 接 收 面 318 光 接 收 稜 鏡 318’ 光 接 收 面 320 光 接 收 棱 鏡 3 2 0’ 光 接 收 面 322 光 接 收 棱 鏡 3 2 2’ 光 接 收 面 350 光 纜 352 光 纜 354 光 纜 .356 光 纜 358 光 纜 360 光 纜 362 光 纜 364 光 纜 366 光 纜 368 光 纜 370 光 纜, 372 光 纜 380 合 併 器 或 混 合 桿 38(Γ 星 形 耦 合 382 透 鏡 3 82’ 凹 面 鐸 383 位 於 中 央 之 纖 維光纜 3 8 4 直 線 或 圓形縫隙 386 光電二極管 4 8 0 光注射稜鏡 4 8 2 光注射稜鏡 484 光注射稜鏡 4 8 6 光注射稜鏡 4 9 0 雷射 491 雷射 492 分光器 494 光纖 496 光纖 497 分光器 498 光纖 499 光纖 500 棱鏡 5 0 0' 表面 5 0 0 " 光接收面 502 稜鏡 5 0 2' 表面 5 0 4 稜鏡 0：y5V55195ptc 第 12c 頁. 2000.09,21.015 416018 寻 '發明說明C4) 邊’並連接至定子及轉子之一。每—光發射器發出一光信 號°光接收器位於第二周邊，並連接至定子及轉子之另 一。光信號切向於波導管發出’並沿波導管在短弦長度被 反射。在轉子之整個一整圈36 0 ° ，每一光信號被少於所 有第二許多光接收器所接收。 根據本發明之另一方面’光接收器之數為大於光發射器 之數。光信號僅被位於距光發射器—段距離之光接收器所 接收’其導致可接受傳播延遲。某些光接收器在轉子之一 整圈3 6 0 °之一部份不接收光信號。 本發明之此等及其他目的’係藉—纖維光學轉動接頭， 包括一定子有一波導管’及一轉子可旋轉通過一整圈 3 60 °所達成’轉子與定子同心。第—許多光發射器位於 定子上。許多光發射器各發出一光信號。第二許多光接收 器位於轉子上。第二許多光發射器位於轉子上。第三許多 光發射器各發出一光信號。第四許多光接收器位於定子 上。第一許多光信號各切向發出進入波導管，並沿波導管 在短弦長度被反射，並且各被少於所有第二許多光接收器 通過轉子之一整圈3 60 °所接收。第三許多轉子光發射器 光信號各切向發出進入波導管，並且各被少於所有第四 多光接收器通過轉子之一整圈360。所接收。 根據本發明之另-方®，第二許多光接收器為數大 一許多光發射器。 、 第四許多光接收器為數大於第 根據本發明之又一方面 三許多光發射器。

416018 _ 案號 87116457 年7月 a_修正| 五、發明說明 5 0 4’ 表 面 5 0 4 " 光 接 收 面 506 棱 鏡 5 0 6' 表 面 5 0 6 " 光 接 收 面 508 稜 鏡 5 0 87 表 面 5 0 8 " 光 接 收 面 510 稜 鏡 510’ 表 面 510" 光 接 收 面 512 稜 鏡 512' 表 面 512" 光 接 收 面 514 棱 鏡 514’ 表 面 514” 光 接 收 面 516 棱 鏡 5161 表 面 516" 光 接 收 面 518 稜 鏡 518’ 表 面 518" 光 接 收 面 520 稜 鏡 5 2 0' 表 面 5 2 0 " 光 接 收 面 522 稜 鏡 5 2 2* 表 面 5 2 2 " 光 接 收 面 550 纖 維 光 纜 552 纖 維 光 纜 554 纖 維 光 纜 556 纖 維 光 纜 558 纖 維 光 纜 .560 纖 維 光 Μ 562 纖 维 光 纜 564 纖 維 光 纜 566 纖 維 光 纜 568 纖 維 .光 纜 570 纖 維 光 纜 572 纖 維 光 纜 580 混 合 棒 5 8 0' 星 形 辑 合 582 透 鏡 584 直 線 或 圓形縫隙 586 光 電 二 極管 610 光 源 612 光 渾 620 光 源 622 光 源

O:\55\55195.ptc 第12d頁 2000. 09.21.016 416018

五、發明說明（5) 如以下所解釋’在安裝纖維光學轉動接頭於例如一種 c a tj掃描機時，可能遭遇其他種種困難。 ^ t常為外構件，而轉子通常為内構件。定子及轉子 通常各具有多個位置，在此等位置，光信號為在一通過纖 維垃光二之Λ定位置之輸入或輸出。每一位置有-光發射器 /接收^5在母一位置。 此種配置之困難’為纖維光纜自光發射器徑向延伸。因 為光纖徑向延伸，—將纖維光學轉動接頭置入其内之台 架，必須有開口形成在其上，以容納每一光纖·;、而且;1因 為其他裝置妨礙，而可能不允許光纖退出。 使用先前配置，將包括波導管之定子安裝在台架。然後 將發光器/接收器安裝在定子及轉子。然後將一光纖連接 至每一光發射器/接收器。發光器/接收器及光織必須予以 對準。例如，可將一纖維光學轉動接頭安裝在_cat_掃描 機。cat -掃描機及纖維光學轉動接頭有不同之製造廠商。 這思β必須在客戶之设備進行纖維光學轉動接頭之組裝及 對準。此為不方便而且昂貴.藉一有一定子包括—波^管 之纖維光學轉動接頭，在报大程度上克服此等困難，並達 成本电明之上述目的。一轉子可旋轉通過一整圈360° * 並與定子同心。第一許多光發射器位於第一周邊，並連接 至定子及轉子之一，第一許多光發射器各發出一光信號。 第一許多光纖各與一對應之光發射器關聯，每一光纖大致 切向於第一周邊延伸。弟一許多光接收器位於第二周邊， 並連接至定子及轉子之另~。第二許多光纖各與一對應之

C:\ProgramFiIes\Patent\55195.ptd 第 10 頁 416018 ^ 案號87116457 年今月 日 修正 五、發明說明（7e) 650 二 向 色 濾 光 器 652 光 纖 654 光 纖 700 纖 維 光 學 轉 動 接頭 702 疊 814 學 轉 動 接 頭 816 定 子 818 轉 子 820 圓 形 外 周 邊 822 波 導 管 824 環 形 反 射 面 826 頂 面 828 底 面 832 反 射 區 段 834 低 電 平 信 號 區 域 836 反 射 區 段 838 低 電 平 信 號 區 域 842 低 電 平 信 號 區 域 846 低 電 平 信 號 區 域 840 反 射 段 844 反 射 區 段 848 假 想 邊 界 850 假 想 邊 界 852 假 想 邊 界 854 假 想 邊 界 856 假 想 邊 界 858 假 想 邊 界 860 假 想 邊 界 862 假 想 邊 界 870 注 射 平 行 四 逢 形 8 7 0’ 表 面 8 7 0 " 表 面 8 7 0 "' ' 表面 8 7 0,: '’表 面 872 注 射 平 行 四 邊 形 872’ 光 注 射 面 8 7 2 11 表 面 874 注 射 平 行 四 邊 形 874, 876 光注.射 注射平 面 行四邊形 8 74" 8 7 6’ 表面 表面 8 7 6 " 1 ’傾斜表 面 8 7 6 " 表面 8 7 6 "' 1傾斜表 面 880 雷射 882 分光器 884 光纖 886 光纖 890 雷射

0·.ϋ5\55195.ρκ 第12e頁 2000.09.21.017 416018

五、發明說明（6) 光接收器關聯，每一光纖大致士 光信號切向發出進入波導管，”向於第二周邊延伸。每一 射’並且每一光信號被少於所^ =波導管在短弦長度被反 子之一整圈3 60。所接收^ 苐二許多光接收器通過轉 猾於此項技藝者 之再另外諸多目的及優點，其 將會容易明白本發甲 實施例，僅意在例示所擬相實 示並說明本發明之較ϋ 會了解，本發明能有其他之最佳，式。如網 在各種顯而易見之方面修改，而二二，及右干細節能 圖式及說明在性質上視為例證性，= ^發明。因之， 附圖之簡要說明 視為限制性。 為更完全瞭解本發明及其諸多優點， 下列說明，其中相同參考圖號指示相同配合附圖參照 圖1為根據本發明之纖維光學轉動接頭之八’Α在附圖令· 圖2為圖1之光學轉動接頭之部份透視剖面下圖忍_圖’ 圖3為根據本發明之纖維光學轉動接 —’ 意圖； ’弟二貫施例之示 圖4A為供圖1及3之纖維光學轉動接頭 合併器之示意圖； 、之—種替代性信號 圖4B為圖4A中之星形耗合器之側視圖； 圖5為一種在二波長又〖及λζ發射光，可伟 纖維光學轉動接頭替代性配置之示意圖； 於圖1及3之 圖6為部份透視剖面圖，示一有多溝 接頭之陣列；以及 匕之光學轉動 416018 it±_ 案號871丨6457 月 S 修正 五、發明說明（纤） 892 分 光 器 894 光 纖 896 光 纖 900 平 行 四 邊形 9 0 0, 表 面 9 0 0' ，表 面 9 0 0丨 表 面 9 0 0 " 表 面 902 平 行 四 邊 形 9 0 2, 光 接 收 面 904 平 行 四 邊 形 9 0 4' 光 接 收 面 906 平 行 四 邊 形 9 0 6' 光 接 收 面 908 平 行 四 邊 形 9 0 8' 光 接 收 面 910 平 行 四 邊 形 910, 光 接 收 面 912 平 行 四 邊 形 912' 光 接 收 面 950 纖 維 光 纜 952 纖 維 光 纜 954 纖 維 光 纜 956 纖 維 光 纜 .9 5 8 纖 维 光 纜 960 纖 維 光 纜 962 纖 維 光 980 信 號 合 併 器 或 混 合棒/ /信號 總力σ器 982 透 鏡 984 圓 形 或 直線縫隙 ,986 光 電 二 極 管 較 佳實 施 例 之 詳 細 說 明 現請 參 as 圖 .1及\ 其 中 例示- -大致 示於] 4之纖維光學 動 接頭 之 實 施 例 其 為 根 據本發明之 原理所構成。纖維 學 接頭 14可 使 用 於 需 要 大 直徑 能發 射高位元速率信號 任 何環 境 並 且 特 別 可 供 c a t -掃描機 使拜 I ° 為求方便， 維 光學 轉 動 接 頭 將 就 圖 1中所例 示之取向 予 以 說明，因 之 ，本 案 所 稱 諸 如 "上面 "向 上’' 以及π 順 鐘向，"及

O:\S5\55195.ptc 第12f頁 2000. 09.21.018 416〇|| Β7Π045Τ 五、發明說明（υ 圖7為一根據本發明之纖維光畢.轉,動接頭第三實施例之 示意圖 元件符號說明

14 纖 維 光 學 轉 動 接頭 16 定 子 18 击奎 Γ Τ 4 9 Π 圓 形 外 周 邊 22 波 導 管 24 環 形 内 表 面 26 頂 面 28 底 面 30 波 導 管 32 反 射 區 段 34 低 電 平 信 號 區 域 36 假 想 邊 界 38 反 射 區 段 40 假 想 邊 界 42 低 電 平 信 號 區 域 44 假 想 邊 界 46 反 射 區 段 48 假 想 邊 界 50 低 平 信 號 區 域 52 假 想 界 54 反 射 區 段 56 假 想 邊 界 58 低 電 平 信 號 區 域 60 假 想 邊 界 62 假 想 邊 界 70 光 注 射 稜 鏡 70" 光 注 射 面 72 光 >主 射 稜 鏡 7 2’ 表 面 7 2" 光 注 射 面 74 光 注 射 稜 鏡 74' 表 面 74" 光 注 射 面 76 光 注 射 稜 鏡 76， 表 面 7 6" 光 >主 射 面 80 雷 射 82 分 光 器 84 光 纖 86 光 纖 90 雷 射 92 分 光 器 修正 4160 施 87116457 五、發明說明汐和 逆鐘向"諸詞，係以相對意義所構成。 纖維光學轉動接頭14包括一定子16及一轉子18。轉子18 有一圓形外周邊20。定子16包括一波導管2 2有一環形内表 面2 4，一頂面2 6及一底面2 8。表面2 4予以分段為八約略相 等區段或區域，交替為反射區段32，38，46，5 4及低電平 信號區域34，42，50，58。反射區段32，38，46，5 4有一 拋光金反射塗層。區域34，42，50，5 8可或可不反射。每 一區段因此延伸供一 4 5°之角弧長度。假想邊界3 6，4 0， 4 4，4 8，5 2，5 6，6 0，及6 2分別劃分反射及低電平信號區 域 32，34; 34，38; 38，42 ; 42，46 ; 46，50 ; 50，54; ， 54， 58;及 58， 32° 示為光注射稜鏡70，72，74，及76之四光發射器位於成 9 0° 。間開之間隔，並固定至波導管3 0，並且自其徑向向 内延伸。只要光彎曲成九十度角度，諸如光纖成四十五度 角度切開，或小直徑可壓延管在管有光纖並彎曲成九十

O:\55\55l95.ptc 第12g頁 2000.09.21.019 416018 案號 87116457 月 曰 五、發明說明 94 光 纖 96 光 纖 100 稜 鏡 100' 表 面 10 0〗' 光 接 收 面 102 镜 鏡 102' 表 面 10 2” 光 接 收 面 104 稜 鏡 104’ 表 面 10 4" 光 接 收 面 106 稜 鏡 106, 表 面 10 6" 光 接 收 面 108 稜 鏡 108' 表 面 10 8" 光 接 收 面 110 稜 鏡 110’ 表 面 110" 光 接 收 面 112 稜 鏡 112' 表 面 112” 光 接 收 面 114 稜 鏡 114’ 表 面 114" 光 接 收 面 116 棱 鏡 116， 表 面 116" 光 接 收 面 118 稜 鏡 118’ 表 面 118" 光 接 收 面 120 .稜 鏡 120’ 表 面 12 0” 光 接 收 面 122 稜 鏡 122’ 表 面 122" 光 接 收 面 140 纖 維 .光 纜 142 纖 維 光 纜 144 纖 維 光 纜 146 纖 維 光 纜 148 纖 維 光 纜 150 纖 維 光 纜 152 纖 維 光 纜 154 纖 維 光 纜 156 纖 維 光. 纜 158 纖 維 光 纜 160 纖 維 光 纜 162 纖 維 光 纜

O:\55\55195.ptc 第12a頁 2000. 09.21.013 --------MM 87116457 W年f月 日 條正暴_ 五、發明說明（AT) 選用構件所聚焦。光電二極管3 8 6以已知方式將光信號轉 換為電信號。 示為光注射稜鏡480’ 482，48 4及48 6之四光發射器固定 至轉子204，並自其徑向向内延伸◊如圖3中所示，稜鏡 4 8 0為在δ點鐘位置’稜鏡4 8 2為在3點鐘位置，稜鏡4 8 4為 在1 2點鐘位置’及稜鏡4 8 6為在9點鐘位置。稜鏡4 8 0， 482’ 48 4 及 48 6 有表面 480’’ 482，，484，，及 486’，以在 如圖3中所示之順鐘向注射光。 一光源，諸如雷射490’發出光信號進入一分光器492。 光纖4 9 4及4 9 6分別在其一端連接至分光器492，並在其相 反兩端連接至稜鏡484，480。一第二光源，諸如雷射 4 9 1 ’發出光信號進入一分光器4 9 7。光纖4 9 8，4 9 9分別在 其一端連接至分光器497，及在其相反兩端連接至稜鏡 482， 486。 示為稜鏡之十二光接收器，在周邊相等位於轉子204之 外周邊2 0 6，並自其徑向向外延伸。只要光予以彎曲成 9 0°角度，可使用其他光彎曲裝置代替稜鏡。每一稜鏡 500， 502， 504， 506， 508， 510， 512， 514， 516， 518’ 520，及 52 2有一對應表面 500’，502’，504’，506， 508’，510’’ 512’，514，，516’，518，，520’及 522’附著 至外周邊 2 0 6。一光接收面 5 0 0 ”，5 0 2 ”，5 0 4，'，5 0 6 "， 508"，510Π’ 512"，514"，516”，518”，52011 及 5 2 2'，自外 周邊20 6成直角延伸。因而，如圖3中所示，每一光接收稜 鏡自其次相鄰光接收稜鏡位於成3 0。間隔。光接收面

O:\55\55i95.ptc 第 20 頁 2000, 09· 21 · 027 _案號 87Π6457 年气月 修正 曰 五、發明說明（¾) 180 信 號 合 併 器 或 混 合棒 182 透 鏡 184 圓 形 或 直 線 縫 隙 186 光 電 二 極 管 200 纖 維 光 學 轉 動 接 頭 '2 0 2 定 子 204 轉 子 206 圓 形 外 周 邊 208 波 導 管 210 環 形 反 射 面 2 2 0 反 射 區 段 9 9 4 u w 反 射 區 段 226 低 電 平 信 號 區 域 228 反 射 區 段 232 反 射 區 段 234 低 電 平 信 號區 域 242 低 電 平 信 號 區 域 250 低 電 平 信 號區 域 280 光 注 射 稜 鏡 28(Γ 表 面 2 8 (Γ 直 角 表 面 282 光 注 射棱鏡 28 2， 表 面 2 82 " 直 角 表 面

284 光 注 射 稜 鏡 2 8 4" 直 角 表 面 2 8 6， 表 面 290 雷 射 292 分 光 器 296 光 纖 298 光 纖 300 光 接 收 稜 鏡 302 光 接 收 棱 鏡 304 光 接 收 稜 鏡 306 光 接 收 稜 鏡 308 光 接 收. 稜 鏡 310 光 接 收 棱 鏡 2841 表 面 286 光 注 射 稜 28 6 η 直 角 表 面· 291 雷 射 294 光 纖 297 分 光 器 299 光 纖 3 0 0’ 光 接 收 面 30 2' 光 接 收 面. 3 0 4' 光 接 收 面 3 0 6’ 光 接 收 面 3 0 8' 光 接 收 面 310’ 光 接 收 面 Η

O:\55\55195.ptc 第12b頁 2000.09.21.014 修正 a 8T116457 五、發明說明（丨h 道°轉動接頭6 0 0可如先前所說明為單向轉動接頭或雙向 轉動接頭。現請參照圖7，其中例示一被常示於8 1 4之纖雉 光學轉動接頭第三實施例，其為根據本發明之原理所構 成。纖維光學接頭8 1 4可使用於需要大直徑，能發射高位 元速率信號之任何環境，並且特別可供cat-掃描機使用。 纖維光學轉動接頭8 1 4包括一定子8 1 6及一轉子8 1 8。轉 子81 8有一圓形外周邊820，定子816包括一波導管82 2有一 環形反射面8 2 4，一頂面8 2 6及一底面8 2 8 (請見圊2表面2 6 及28)。表面82 4予以分段為八約略相等區段或區域832， 836’ 840’ 844與低電平信號區域834，8 3 8，842，84 6之 間交替。反射區段832，836，840，84 4有一拋光金反射塗 層。區域834，838，842，846，可或可不反射。每一區段 因此延伸一 4 5°之角弧長度。假想邊界8 4 8，8 5 0，8 5 2， 8 5 4，8 5 6, 8 5 8，8 6 0及8 6 2分別劃分反射m i d低電平信號區 域 832， 834; 834; 836; 836， 838; 838， 840; 840， 842; 840， 844; 844， 846;及 858， 824。 示為注射平行四邊形870，872’ 8 7 4’及8 7 6之四光發射 器位於成90°間開之間隔，並固定至波導管822，並b自其 徑向向内延伸。雖然平行四邊形現為較佳，但只要切向於 波導管注射或.接收光’可使用其他光彎曲裝置，供本案所 說明之所有光發射器及接收器。雖然平行四邊形示為一種 單片式光學元件，但平行四邊形可例如自二稜鏡黏結在一 起所作成。 如圖7中所例示，平行四邊形8 7 0為在6點鐘位置，平行

O:\55\55195.ptc 第24頁 2000.09.21.031 416018 _案號87116457 g?年7月 日_修正| 五、發明說明（？c)

312 光 接 收 稜 鏡 —312’ 光 接 收 面 314 光 接 收 稜 鏡 314’ 光 接 收 面 316 光 接 收 稜 鏡 3 16’ 光 接 收 面 318 光 接 收 稜 鏡 318’ 光 接 收 面 320 光 接 收 棱 鏡 3 2 0’ 光 接 收 面 322 光 接 收 棱 鏡 3 2 2’ 光 接 收 面 350 光 纜 352 光 纜 354 光 纜 .356 光 纜 358 光 纜 360 光 纜 362 光 纜 364 光 纜 366 光 纜 368 光 纜 370 光 纜, 372 光 纜 380 合 併 器 或 混 合 桿 38(Γ 星 形 耦 合 382 透 鏡 3 82’ 凹 面 鐸 383 位 於 中 央 之 纖 維光纜 3 8 4 直 線 或 圓形縫隙 386 光電二極管 4 8 0 光注射稜鏡 4 8 2 光注射稜鏡 484 光注射稜鏡 4 8 6 光注射稜鏡 4 9 0 雷射 491 雷射 492 分光器 494 光纖 496 光纖 497 分光器 498 光纖 499 光纖 500 棱鏡 5 0 0' 表面 5 0 0 " 光接收面 502 稜鏡 5 0 2' 表面 5 0 4 稜鏡 0：y5V55195ptc 第 12c 頁. 2000.09,21.015 416018 _ 案號 87116457 年7月 a_修正| 五、發明說明 5 0 4’ 表 面 5 0 4 " 光 接 收 面 506 棱 鏡 5 0 6' 表 面 5 0 6 " 光 接 收 面 508 稜 鏡 5 0 87 表 面 5 0 8 " 光 接 收 面 510 稜 鏡 510’ 表 面 510" 光 接 收 面 512 稜 鏡 512' 表 面 512" 光 接 收 面 514 棱 鏡 514’ 表 面 514” 光 接 收 面 516 棱 鏡 5161 表 面 516" 光 接 收 面 518 稜 鏡 518’ 表 面 518" 光 接 收 面 520 稜 鏡 5 2 0' 表 面 5 2 0 " 光 接 收 面 522 稜 鏡 5 2 2* 表 面 5 2 2 " 光 接 收 面 550 纖 維 光 纜 552 纖 維 光 纜 554 纖 維 光 纜 556 纖 維 光 纜 558 纖 維 光 纜 .560 纖 維 光 Μ 562 纖 维 光 纜 564 纖 維 光 纜 566 纖 維 光 纜 568 纖 維 .光 纜 570 纖 維 光 纜 572 纖 維 光 纜 580 混 合 棒 5 8 0' 星 形 辑 合 582 透 鏡 584 直 線 或 圓形縫隙 586 光 電 二 極管 610 光 源 612 光 渾 620 光 源 622 光 源

O:\55\55195.ptc 第12d頁 2000. 09.21.016 416018 ^ 案號87116457 年今月 日 修正 五、發明說明（7e) 650 二 向 色 濾 光 器 652 光 纖 654 光 纖 700 纖 維 光 學 轉 動 接頭 702 疊 814 學 轉 動 接 頭 816 定 子 818 轉 子 820 圓 形 外 周 邊 822 波 導 管 824 環 形 反 射 面 826 頂 面 828 底 面 832 反 射 區 段 834 低 電 平 信 號 區 域 836 反 射 區 段 838 低 電 平 信 號 區 域 842 低 電 平 信 號 區 域 846 低 電 平 信 號 區 域 840 反 射 段 844 反 射 區 段 848 假 想 邊 界 850 假 想 邊 界 852 假 想 邊 界 854 假 想 邊 界 856 假 想 邊 界 858 假 想 邊 界 860 假 想 邊 界 862 假 想 邊 界 870 注 射 平 行 四 逢 形 8 7 0’ 表 面 8 7 0 " 表 面 8 7 0 "' ' 表面 8 7 0,: '’表 面 872 注 射 平 行 四 邊 形 872’ 光 注 射 面 8 7 2 11 表 面 874 注 射 平 行 四 邊 形 874, 876 光注.射 注射平 面 行四邊形 8 74" 8 7 6’ 表面 表面 8 7 6 " 1 ’傾斜表 面 8 7 6 " 表面 8 7 6 "' 1傾斜表 面 880 雷射 882 分光器 884 光纖 886 光纖 890 雷射

0·.ϋ5\55195.ρκ 第12e頁 2000.09.21.017 416018 it±_ 案號871丨6457 月 S 修正 五、發明說明（纤） 892 分 光 器 894 光 纖 896 光 纖 900 平 行 四 邊形 9 0 0, 表 面 9 0 0' ，表 面 9 0 0丨 表 面 9 0 0 " 表 面 902 平 行 四 邊 形 9 0 2, 光 接 收 面 904 平 行 四 邊 形 9 0 4' 光 接 收 面 906 平 行 四 邊 形 9 0 6' 光 接 收 面 908 平 行 四 邊 形 9 0 8' 光 接 收 面 910 平 行 四 邊 形 910, 光 接 收 面 912 平 行 四 邊 形 912' 光 接 收 面 950 纖 維 光 纜 952 纖 維 光 纜 954 纖 維 光 纜 956 纖 維 光 纜 .9 5 8 纖 维 光 纜 960 纖 維 光 纜 962 纖 維 光 980 信 號 合 併 器 或 混 合棒/ /信號 總力σ器 982 透 鏡 984 圓 形 或 直線縫隙 ,986 光 電 二 極 管 較 佳實 施 例 之 詳 細 說 明 現請 參 as 圖 .1及\ 其 中 例示- -大致 示於] 4之纖維光學 動 接頭 之 實 施 例 其 為 根 據本發明之 原理所構成。纖維 學 接頭 14可 使 用 於 需 要 大 直徑 能發 射高位元速率信號 任 何環 境 並 且 特 別 可 供 c a t -掃描機 使拜 I ° 為求方便， 維 光學 轉 動 接 頭 將 就 圖 1中所例 示之取向 予 以 說明，因 之 ，本 案 所 稱 諸 如 "上面 "向 上’' 以及π 順 鐘向，"及

O:\S5\55195.ptc 第12f頁 2000. 09.21.018 修正 4160 施 87116457 五、發明說明汐和 逆鐘向"諸詞，係以相對意義所構成。 纖維光學轉動接頭14包括一定子16及一轉子18。轉子18 有一圓形外周邊20。定子16包括一波導管2 2有一環形内表 面2 4，一頂面2 6及一底面2 8。表面2 4予以分段為八約略相 等區段或區域，交替為反射區段32，38，46，5 4及低電平 信號區域34，42，50，58。反射區段32，38，46，5 4有一 拋光金反射塗層。區域34，42，50，5 8可或可不反射。每 一區段因此延伸供一 4 5°之角弧長度。假想邊界3 6，4 0， 4 4，4 8，5 2，5 6，6 0，及6 2分別劃分反射及低電平信號區 域 32，34; 34，38; 38，42 ; 42，46 ; 46，50 ; 50，54; ， 54， 58;及 58， 32° 示為光注射稜鏡70，72，74，及76之四光發射器位於成 9 0° 。間開之間隔，並固定至波導管3 0，並且自其徑向向 内延伸。只要光彎曲成九十度角度，諸如光纖成四十五度 角度切開，或小直徑可壓延管在管有光纖並彎曲成九十

O:\55\55l95.ptc 第12g頁 2000.09.21.019 416018 五、發明說明（8) 度’可使用其他光彎曲裝置供參照圖卜6所說明之所有光 發射器及接收器。 如圖1中所例示，稜鏡70為在6點鐘位置，稜鏡72為在3 點鐘位置，稜鏡74為在1 2點鐘位置，及稜鏡76為在9點鐘 位置。稜鏡7 0有一表面70，，其跨在邊界6 2，並連接至環 形反射面24。一直角光注射面70"位於反射分段32，以在 如圖1中所示之逆鐘向注射光。同樣，棱鏡72，74及76有 表面72’ ’74’ ’及76,連接至環形反射面24，並各分別跨 在邊界40，48 ’56。成直角表面72” ，74” ，及76n分別位 於反射分段38，46 ’54内，並且在耦合器取向如圖}中所 示時，在逆鐘向注射光。 一光源’諸如雷射80，發出光信號進入一分光器82。光 纖84及8 6分別在其一端連接至分光器82，並在其相反兩端 連接至稜鏡74，70 ^ —第二光源’諸如雷射9〇，發出光信 號進入一分光器92。光纖94，96具有約略相等長度，並分 別在其一端連接至分光器92，及在其相反兩端連接至棱鏡 Κ，72。雷射80，90藉相同電信號予以驅：逆接至稜鏡 示為梭鏡之十二光接收器’較佳為在周邊相等位於轉子 18之外周邊20，並自其徑向向外延伸。棱鏡可予以不相等 間開。只要光予以彎曲約成90。角度，可使用其他光f曲 裝置代替稜鏡。每一稜鏡100 ’ 102，104，106，108 , 110，1 12 ’ 1 14 ’ 1 16，1 18，120，及122 有一對應表面 100，’ 102’，104’，106，108，，11〇’，112，，⑴，， 116’ ，118’ ，120’及122’附著至外周邊2〇。—光接收面

C:\Program Files\Patent\55l95.ptd 第 13 頁 416018 五、發明說明（9) 100" ’102丨’，1〇4Ν，106丨，，108"，110，_，112"，114"， 116” ’ 118" ，120"及122"自外周邊20成直角延伸。因而， 如圖1中所示，每一光接收稜鏡自其次相鄰光接收稜鏡位 於成30 ° 間隔。光接收面 1〇〇"，102，’，104’，，1〇6"， 1081' ，11〇Η ，112” ，114” ，116” ，118” ，120"及 122"面向 如圖1中所示之順鐘向。光注射面7〇" ，72" ，74"及76面 向如圖1中所示之逆鐘向。只要光注射面面向於光接收表 面之相反方向’此諸面之取向可予以逆反。光接收禮鏡 100-122間之角弧長度較佳為少於反射區段32，38，46， 54之角弧長度。 纖維光觋140，142，144，146，148，150，152，154 , 156 ’158 ’160 ’162，在其一端分別連接至光接收稜鏡 100，102，104，1〇6，108，110，112，114，U6，118， 1 20 ’ 1 22，並在其相反兩端連接昱一信號合併器或混合棒 180。每一纖維光纜1 40- 1 62應約為相等長度，以避免傳播 延遲’因而在混合棒1 8 〇所接收之信號近乎同時被接收。 以此方式，混合棒1 80將來自所有殲維光纜之光合併為一 光信號。混合棒180發出光信號，其然後被一透鏡182通過 一有圓形或直線缝隙1 8 4之選用構件，聚焦至一光電二極 管1 86。光電二極管1 86以一種巳知方式將光信號轉換為電 信號。 波導管22之環形表面24 ,頂面26及底面28形成一如圖2 中所示之U-形。轉子18之邊緣位於表面26及28之間，並自 表面24徑向向内。光接收稜鏡較佳為自光注射稜鏡垂直間

416018 五、發明說明（ίο) 開’但如圖2中所示徑向重疊。光接收稜鏡位於一平面， 並且垂直間開之光發射稜鏡位於自第一平面垂直間開之另 —平面。 在操作時，轉子1 8可如圖1中所示在順鐘向或逆鐘向旋 轉。雷射80及90各近乎同時發射一含完全相同資訊之光信 號至分光器82，92。分光器82，92將每一信號分為二光信 號，並將此二信號分別注入光纖84，86及94，96。纖維 84，86及94，96約為相專長度.，以避免傳播延遲^然後一 各別稜鏡70 ’72 ’74 ’76將每一信號發射至一波導管22之 各別反射區段32，38 ’ 46 ’ 54。一各別稜鏡7〇，72，74， 76所發出之每一信號近乎同時發出，並且包含完全相同資 訊。既定信號之功率量係部份由希望之數據速率所確定。 繞轉子1 8或定子1 6之周邊使用多重光源，允許在多重位置 被拾取所發射之信號。信號在合併器丨8()予以總加，以提 供一信號’俾可符合所需要之位元誤差速率。例如，自通 訊理論巳知，一能以數據速率][2 5百萬位元/秒接收位元流 之光學接收器，必須接收最少8 X丨0 7瓦，以滿足i χ 1 位 元誤差速率。雖然光發射器70，72，74，76在圖中示為成 90 ^間隔，但巳知如果光發射器不精確位。 在轉子u相對於定子16移動時，⑯會接收 例如，一組狀況可有光發射器配置成〇。 ，82. 5。 ，165。 及247. 5。。源之數及位置可予以改變，以滿足數據速率 需求。 自面70" >72" ’74’ τ 76"所發出之四光信號分別射在反

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416018 五、發明說明（11) 射區段32 ’ 38，46，54，並被其所偏轉，並且沿每一表面 在短弦路徑傳播，直到如圖1中所示，分別被光接收稜鏡 1 12 ’ 1 06 ’ 1 00，1 18所攔裁及接收。位於靠近低電平信號 Q域之棱鏡不接收任何光信號。例如，如圖1中所示，梭 鏡Π0 ’ 108，104 ’ 102，122，120，116，Π4 不接收光信 號。 請特別參照稜鏡7 0及稜鏡11 2，11 0，1 0 8，如圖1中所 示’僅稜鏡1 1 2將會接收可使用信號，由於自稜鏡7 〇所發 射之信號變成衰減或消散。例如，使用一 4 0毫瓦雷射，稜 鏡112應接收一相等於19 mV電信號之光信號，而位於離開 三十度之稜鏡11 0應接收一相等於3 mV電信號之光信號， 並且稜鏡108應接收一相等於〇_ 5 mV電信號之光信號=光 信號之強度為可使用於反射區段22，但在光信號達到區域 34時變成太低。在區域34所接收之光信號為足夠低，因而 而其將會檢測不到。如果檢測到光信號，其將會由於傳播 延遲而導致位元寬度畸變。信號檢測不到之部份原因，係 因為如在本發明所使用，能產生^0 — 400百萬位元/秒信號 之放大器，其雜訊電平約為1-2 mV。如果此等稜鏡11〇 , 108，1 04 ’ 1 02，1 22，1 20，1 16，114 接收一光信號，則 位元將會因為傳播延遲而導致畸變。 每一光信號然後分別通過纖維1 5 2，1 4 6，1 4 0，1 5 8，發 射至信號加總器1 8 0，四信號在此處合併並總加。此種配 置允許信號在轉子1 8之所有旋轉位置調變，並允許信號自 多重位置總加’以保證在轉子1 8之所有旋轉位置接收強信

C:\Program Fi1es\Patent\55195. ptd 第16頁 416018 五 '發明說明（12) 號’從而有利解決光振幅變化。例如，請參照圖1，波導 管之每一反射部份成4 D °角度延伸。對照而言，稜鏡係予 以間開成3 0 °角°因此’在轉子1 8旋轉時，至少一，有時 二稜鏡將會位於於一既定反射區段内。 在四離開9 0 °之位置注射光信號，本發明也有利在很大 程度上克服傳播延遲。波導管長度及/或接收器在每一 9 0。象限位於距發射器之長度係限於一允許可接受位元畸 變之長度。因此，位元速率增加時，使用於每一 9 〇。象限 之波導管，其長度必須減少，及/或必須使用另外之之發 射器。在本發明，使用接收器多於發射器，並防止某些接 收益在轉子之一整圈360。之一部份接收光信號。最後， 可增加位το速率，直到其不可能有可接受之波導管長度， ，而可在所有角度拾取均勻信號^在此情況’可能宜於在 疋子及另外之光注射稜鏡，繞轉子提供另外之光接收稜 鏡，以縮短光注射稜鏡與光接收稜鏡之間，繞反射環形表 面之路徑長度。 允迕彳s號在空氣而非一種介質諸如玻璃或塑膠傳播’其 一項優」點，為傳播速度在空氣中較速。（空氣之傳播速度 2 ^毫微各/么& ’折射率等於L41之玻璃，其傳播速度 "："笔微秒/公尺）。傳播速度最後確定在位元速率增加 m使用之波導管之有效長度。因此，信號在空氣而 螭或纖維中傳播時，波導管之較大長度將可供調變信 疏利用。 圖3中所示之本發明第二實 施例，其中例示一概括示於

C：\Program Files\Patent\55195. ptd 苐丨7頁 416018 五、發明說明（13) 200之纖維光學轉動接頭’其為根據本發明之原理所構 成。 在很多應用’需要自旋轉構件發射數據至固定構件，並 控制信號自固定構件至旋轉構件。其他應用可能需要相反 之情況。在任何情形，均需要雙向能力。本發明有利提供 在相同波導管發射雙向信號之能力。就大直徑纖維光學轉 動接頭所需要之包裝及空間量而言，此特色極為重要。 相同波導管可發射二光信號’但必須在波導管在相反方 向行進。因此’可在相反方向注射一在轉子及框架起源之 is號’並且因為其拾取益總成具有方向性，二信號將會不 混合或彼此串擾。 纖維光學轉動接頭200(圖3)為一有雙工操作之雙向接 頭，其中信號可自旋轉之轉子調變至定子，或可自定子調 變至旋轉之轉子，或兩者均可。 纖維光學轉動接頭200包括一定子202及一轉子204。轉 子204有一圓形外周邊206，定子2〇4包括—波導管2〇8有一 環形反射面210以及一頂面（未示）及一底面（未示）。表面 2 1 0予以分段為1 8交替之區段或區域，分別在反射區段 220，2 24 ’ 228 ’ 2 32，與低電平信號區域226，2 34， 242，2 50之間交替。 示為光注射棱鏡280 ’282，284，286之四光發射器位於 成9 0。。間開之間隔，並固定至波導管2 0 8，並且自其徑 向向内延伸。只要光彎曲成九十度角度，可使用其他光彎 曲裝置代替稜鏡。如圖3中所例示，稜鏡2 8 0為在6點鐘位

C:\Program Files\Patent\55l95. ptd 第18頁 五、發明說明（14) " 一 —----- 置1稜鏡282為在3點4啬#罢 ^ Λ^ηο,,, 月护浐9Sfi^n 棱鏡286為在12點鐘位置， 及，鏡為在9點鐘位置。稜鏡⑽，282 面挪’舊，284,，細，附著至環形表面21有表 表面280”，28卜284"，28 6"，分別位於非反射分段 250 ’ 226 ’ 234，及242。直角面 280 "，282，，2 84” 及2 8611 如圖1中所示面向於逆鐘向。 一光源，諸如雷射29〇，發出光信號進入一分光器292。 光纖294及296分別在其一端連接至分光器29 2，並在其相 反兩端連接至稜鏡284，280。一第二光源，諸如雷射 291，發出光信號進入一分光器297。光纖298，299分別在 其知連接至分光器297，及在其相反兩端連接至稜鏡 286 ， 282 。 不為稜鏡之十二光接收器，在波導管208與轉子204之 間’在周邊相等固定位於轉子上2〇2。只要光予以彎曲成 90°角度’可使用其他光彎曲裝置代替稜鏡。每一稜鏡有 一光接收面300’ ’302’ ，304，，306’ ，308，，310，’ 312’ ，314’ ，31 6’ ，318， ’ 320’ 及322’ ，相對於環形表 靣成直角廷伸’並面向於如圖3中所示之順鐘向》光纜 350 ’ 352 ， 354 ’ 356 ’ 358 ， 360 ， 362 ， 364 ， 366 ， 368 ， 370及3 72在其一端分別連接至光接收稜鏡3〇〇，302， 304 ，306 ’308 ’310 ’312 ，314 ，316 ，318 ，320及322 ， 並在其相反端連接至一信號合併器或混合桿380。每一光 纜350- 372應約為相等長度，以避免傳播延遲。混合桿380 發射一信號，被一透鏡3 8 2通過一有直線或圓形缝隙3 8 4之

C:\Program Files\Patent\55195. ptd 苐19頁 --------MM 87116457 W年f月 日 條正暴_ 五、發明說明（AT) 選用構件所聚焦。光電二極管3 8 6以已知方式將光信號轉 換為電信號。 示為光注射稜鏡480’ 482，48 4及48 6之四光發射器固定 至轉子204，並自其徑向向内延伸◊如圖3中所示，稜鏡 4 8 0為在δ點鐘位置’稜鏡4 8 2為在3點鐘位置，稜鏡4 8 4為 在1 2點鐘位置’及稜鏡4 8 6為在9點鐘位置。稜鏡4 8 0， 482’ 48 4 及 48 6 有表面 480’’ 482，，484，，及 486’，以在 如圖3中所示之順鐘向注射光。 一光源，諸如雷射490’發出光信號進入一分光器492。 光纖4 9 4及4 9 6分別在其一端連接至分光器492，並在其相 反兩端連接至稜鏡484，480。一第二光源，諸如雷射 4 9 1 ’發出光信號進入一分光器4 9 7。光纖4 9 8，4 9 9分別在 其一端連接至分光器497，及在其相反兩端連接至稜鏡 482， 486。 示為稜鏡之十二光接收器，在周邊相等位於轉子204之 外周邊2 0 6，並自其徑向向外延伸。只要光予以彎曲成 9 0°角度，可使用其他光彎曲裝置代替稜鏡。每一稜鏡 500， 502， 504， 506， 508， 510， 512， 514， 516， 518’ 520，及 52 2有一對應表面 500’，502’，504’，506， 508’，510’’ 512’，514，，516’，518，，520’及 522’附著 至外周邊 2 0 6。一光接收面 5 0 0 ”，5 0 2 ”，5 0 4，'，5 0 6 "， 508"，510Π’ 512"，514"，516”，518”，52011 及 5 2 2'，自外 周邊20 6成直角延伸。因而，如圖3中所示，每一光接收稜 鏡自其次相鄰光接收稜鏡位於成3 0。間隔。光接收面

O:\55\55i95.ptc 第 20 頁 2000, 09· 21 · 027 416018 五、發明說明（16) 5 0 0 " -502" -50 4" -5 0 6 ^ >5 08 " -510" >512" > 514,r > 516” ，518" ，520M及522 ”面向如圖4中所示之順鐘向。只 要光注射面面向於光接收表面之相反方向，此諸面之取向 可予以逆反。 纖維光纜550，5 52，5 54，556，5 5 8，5 6 0，5 62，56 4， 566 ’568 ’570，572，分別在其一端連接至光接收稜鏡 500 ， 502 ， 504 ， 506 ， 508 ， 510 ， 512 ， 514 ， 516 ， 518 ， 5 2 0，5 2 2 ’並在其相反兩端連接至一信號合併器或混合棒 180。每一纖維光纜550-572應約為相等長度，以避免傳播 延遲’因而在混合棒5 8 0所接收之信號近乎同時被接收。 混合棒580發出光信號，被一透_鏡58 2通過一有直線或圓形 縫隙5 8 4之選用構件，聚焦至一光電二極管58 6。光電二極 管586以一種巳知方式將光信號轉換為電信號。 在操作時’轉子204可如圖3中所示在順鐘向或逆鐘向旋 轉。雷射290及2 91各近乎同時發射一含完全相同資訊之光 信號至分光器292，297。分光器290，291分別將每一信號 劃分至光纖2 94及2 96以及29 8及2 9 9。一各別複鏡28 4， 280 ’286 ’282在逆鐘向將每一信號發射至一波導管2〇8之 各別反射區段23 6，220 ’ 244 ’ 2 28，並及沿每一表面在短 弦路徑傳播’直到如圖3中所示，被光接收稜鏡5 〇 〇， 506 ’512 ’518所攔戴及接收。一各別稜鏡284，280， 286，282所發出之每一信號近乎同時發出，並且包含完全 相同資訊。同樣’雷射490及491各近乎同時發射一含完全 相同資訊之光信號進入光器492 ’497。分光器490，491分

C:\Program Fi1es\Patent\55195. ptd 第21頁 416018 五、發明說明（17) ' 別將每一信號劃分至光纖49 4，4 96，4 98及499 ^ —各別稜 鏡484，480，48 6，482然後在逆鐘向將每一信號發射至一 波導管208之各別反射區段232，238，240，224，並及沿 每一表面在短弦路徑傳播，直到如圖3中所示，被光接收 稜鏡310 ,304，324，31θ所攔戴及接收。每一僅可接收一 光t號通過其光接收面。 棱鏡在一既定旋轉位置不接收任何光信號。例如，如圖 3 中所示，稜鏡5 〇2 ’504，508，510 *514，516，520， 522 及 3 00，302 ’306，308，312'，314，318，320 不接收 光信號。如果此等稜鏡接收光學信號，則將會因為延遲而 導致位元畸變。 然後發射每一光分別通過纖維354，360，366，372及 550，556，5 62，5 68，至信號加總器380，580，四信號在 此處合併並總加。此種配置允許信號在轉子丨8之所有旋轉 位置調變’並允許信號自多重位置總加，以保證在轉子 2 0 4之所有旋轉位置接收強信號，從而有利解決光振幅變 化。 在圖4A中’例示信號合併器38 0之一種替代性配置。為 求明晰，僅與圖3中所示實施例不同參考圖號予以編號。 使用星形耦合38 0’及58 0，代替混合棒380及58 0。自纖維光 纜350-372發射至星形耦合器380’之光信號予以發出至一 凹面鏡382’ ，並聚焦及反射至一位於中央之纖維光纜 383(圖4B)。此合併之信號然後予以轉移至一光電二極管 (未示）’並以已知方式轉換至電信號。星形耦合器580，以

C:\Program Files\Patent\55195. ptd 第22頁 41θ018 五、發明說明（18) 星形耦合器380’相同方式作用 在圖5中，例示本發明之第三實施例。在此第三實施 例，也可使用一星形耦合器示為通過一混合棒。為求明 晰，僅與圖3及4中所示實施例不同參考圖號予以編號。也 為求明晰，僅供自定子發射光信號至轉子另外光源予以圖 示及解釋。請予瞭解’可增加另外之光源’以將光信號自 轉子發射至定子。另請予瞭解，在二方向可有二溝道。 在本發明分波多工之纖維光學通訊系統，可增加另外之 光信號至一纖維光學數據鏈路此技術利用不同波長之光 源發射信號。例如，如果需在一單一纖維發射二電信號， 則可使用光源λ 1及；I 2完成。此二不同波長可發射通過纖 維*並可在檢測前與光學濾光器分開。 也在圖5中，有二光源610，612代替單一光源80。光源 6 1 0 ’ 6 1 2在波長A :及又2注射光信號進入分光器8 2。同 樣’有二光源6 2 0，6 2 2代替代替光源9 0，其在波長；^及 λ 主射光js號進入分光器9 2。在例示之實施例，來自光 源610 ’612之心及為在波長如自*source “Ο，622發 出之又〖，λ2。請予瞭解，自光源610，612發出之λ丨，又2 可在較之自光源620，622發出之l，又2之不同長度。 在星形耗合器38 0’已合併光信號λι，後，此二光信 號然後被光纖3 8 3所轉移至一二向色濾光器6 5 〇，其使二光 信號分開至二不同光纖6 52，654。 在圖6中，例示一種構造，其中許多纖維光學轉動接頭 7 0 0可沿一共用軸線對準，以形成一疊7〇2，以提供許多溝

C:\Prograin Files\Patent\55195.ptd 第23頁 修正 a 8T116457 五、發明說明（丨h 道°轉動接頭6 0 0可如先前所說明為單向轉動接頭或雙向 轉動接頭。現請參照圖7，其中例示一被常示於8 1 4之纖雉 光學轉動接頭第三實施例，其為根據本發明之原理所構 成。纖維光學接頭8 1 4可使用於需要大直徑，能發射高位 元速率信號之任何環境，並且特別可供cat-掃描機使用。 纖維光學轉動接頭8 1 4包括一定子8 1 6及一轉子8 1 8。轉 子81 8有一圓形外周邊820，定子816包括一波導管82 2有一 環形反射面8 2 4，一頂面8 2 6及一底面8 2 8 (請見圊2表面2 6 及28)。表面82 4予以分段為八約略相等區段或區域832， 836’ 840’ 844與低電平信號區域834，8 3 8，842，84 6之 間交替。反射區段832，836，840，84 4有一拋光金反射塗 層。區域834，838，842，846，可或可不反射。每一區段 因此延伸一 4 5°之角弧長度。假想邊界8 4 8，8 5 0，8 5 2， 8 5 4，8 5 6, 8 5 8，8 6 0及8 6 2分別劃分反射m i d低電平信號區 域 832， 834; 834; 836; 836， 838; 838， 840; 840， 842; 840， 844; 844， 846;及 858， 824。 示為注射平行四邊形870，872’ 8 7 4’及8 7 6之四光發射 器位於成90°間開之間隔，並固定至波導管822，並b自其 徑向向内延伸。雖然平行四邊形現為較佳，但只要切向於 波導管注射或.接收光’可使用其他光彎曲裝置，供本案所 說明之所有光發射器及接收器。雖然平行四邊形示為一種 單片式光學元件，但平行四邊形可例如自二稜鏡黏結在一 起所作成。 如圖7中所例示，平行四邊形8 7 0為在6點鐘位置，平行

O:\55\55195.ptc 第24頁 2000.09.21.031 416018 五、發明說明（20) 四邊形872為在3點鐘位置，平行四邊形874為在12點鐘仅 置及平行四邊形876為在9點鐘位置。每一平行四邊形有四 表面。例如’平行四邊形87 0有表面870，，870” ， ,v ’ 870’ ’’ 。表面8 70，及87 0"彼此平行。表面87〇，自 波導管822徑向向外延伸。表面87〇’，，及87〇” "彼此平行。 ^面8 7 0’自波導管δ22徑向向外延伸•表面8?〇"内自波導 官822徑向向内延伸，並位於反射分段832，以在逆鐘向注 射^ :表面8 70,，，將表面87 0’及870 "連接，並成一角度自 波導管822徑向向外延伸^表面87〇" ”將表面87〇，及87〇|，連 接’並成一角度自波導管822徑向向内延伸。平行四邊形 872，874，876具有圖7中所示相同編號之表面，但為為簡 便起見’在此處不予討論。 光源，諸如雷射88〇 ,發出光信號進入一分光器Μ〗。 光纖88 4及88 6分別在其一端連接至分光器882，並在其相 反兩端連接至平行四邊形874，8 70 '—第二光源，諸如雷 射890 ’發出光信號進入一分光器89 2。光纖894，8 96具有 略約相等長度’並分別在其一端連接至分光器892，及在 其相反兩端連接至稜鏡8 76，8 72 ^雷射88()，89〇藉相同電 信號予以驅動。 示為平行四邊形之七光接收器，較佳為在周邊相等位於 在轉子818之外周邊820。平行四邊形也可不相等間開。雖 然平行四邊形現為較佳，但只要光以約9 〇。角度音曲二次 可使用其他光彎曲裝置代替平行四邊形。每一平行四邊形 90 0，9 0 2，9 04 ’9 0 6 ’9 08 ’910 ’912 有四表面。例如，

416018 五、發明說明（21) 平行四邊形900有表面9〇〇，，g〇〇„ ，9〇〇，，，，g〇〇n ” 。因 而，如圖1中所不，每一光接收平行四邊形位於自其次相 鄰光？收平行四邊形約成5 !。間⑮。雖然圖7中示七光接 收平行四邊形，但本發明並不如此限制。平行四邊形之數 係由接頭之直徑，將行達成之光焦度預算’及冗餘度（亦 即可能失效，而接頭仍可作用之平行四邊形之數）所確 足。光接收面 900 1 902' '9 04' - 9 06' > 9 08' « 910' * 912 ，如圖7中所不面向於n順鐘向^光注射面87〇，’ 872’ ，874’及876’如圖7中所示面向於逆鐘向。只要光注 射面向於與光接收面相反方向，此諸面之取向可予以逆 反。較佳為’光接收平行四邊形9〇〇_912間之角弧長度少 於反射區段8 32，8 36，840，844之角弧長度。 纖維光纜950，952，9 54，956，9 5 8，9 60，9 6 2 分別在 其一端連接至光接收平行四邊形9〇〇 —912，並在其相反兩 端連接至一彳5號合併器或混合棒98〇。每一光纖95〇_962在 轉子818之外徑820内大致切向延伸並與其一致。每一纖維 光纜950-962應约為相等長度，以避免傳播延遲，因而在 混合棒980所接收之信號近乎同時被接收。以此方式，混 合棒98 0將來自所有纖維光纜之光合併為一光信號。混合 棒980發出光信號，其然後被一透鏡982通過一有圓形或直 線縫隙984之選用構件，聚焦至一光電二極管98 6。光電二 極管98 6以一種巳知方式將光信號轉換為電信號。 轉子81 8及定子8 1 6如圖2中所例示及先前所討論，位於 表面26及28之間在操作時。

C:\Program Files\Patent\55195. ptd 第26頁 416018 五 '發明說明（22) 轉子818可如圖7中所示在順鐘向或逆鐘向旋轉。雷射 880及890各近乎同時發射一含完全相同資訊之光信號至分 光器88 2及8 9 2。分光器8 82及89 2將每一信號分為二光信 號，並將此二信號分別注入光纖884 ’886及894，896。纖 維884，886及894，8 9 6約為相等長度，以避免傳播延遲。 每一光纖884，886，894，8 9 6在轉子816之外徑内被常切 向延伸並與其一致。然後一各別平行四邊形870，872， 874，8 76將每一信號發射至波導管822之各別反射區段 832 ’836 ’840，844。每一信號被一各別平行四邊形 870 ’872，874，876近乎同時發出，並含完全相同資訊。 既定信號之功率量係部份由希望之數據速率所確定。繞轉 子818或定子816之周邊使用多重光源，允許在多重位置拾 取所發射之信號°信號在合併器9 8 0予以總加，以提供一 信號，俾可符合所需要之位元誤差速率。例如，自通訊理 論巳知’一能以數據速率1 2 5百萬位元/秒接收位元流之光 學接收器’必須接收最少8 X 1 0—7瓦，以滿足1 X 1 位元誤 差速率。雖然光發射器870，872，874，876在圖中示為成 9 0°間隔，但巳知如果光發射器不精確位於成9 〇。間隔， 在轉子81 8相對於定子8 1 6移動時，·將會接收更均勻之信 號。例如，一组狀況可有光發射器配置成〇。 ， 82.5。， 1 6 5。及2 4 7 ‘ 5 ° 。源之數及位置可予以改變，以滿足數據 速率需求。 例如將一光信號注入平行四邊形8 76通過光纖894至表面 8 7 6 ’ 。信號然後被反射離開傾斜表面8 7 6，，，至傾斜表面

C ： \Prograni F i 1 es\Patent\55195. ptd 第27頁 416018 五、發明說明（23) 8 7 6 ” "，然後並注射通過表面8 7 6 "。 自面870" ’ 872" ’ 874 ” ，876"所發出之四光信號分別射 在反射區段832，8 36，840，844，並沿每一表面在短弦路 徑傳播’直到如圖7中所示，分別被光接收平行四邊形 908 ’912 ’904 ’所攔截及接收^位於靠近低電平信號區 域之平行四邊形不接收任何光信號。例如，如圖7中所 示’稜鏡910，9 0 0 ’ 902，906不接收光信號。 每一光信號然後分別發射通過纖維958，962，954，至 信號總加器9 80，四信號在此處合併並總加。 圖7中所例示之實施例，也可予以修改，以如以上配合 圖3及4所討論雙向作用。也可如以上配合圖“及⑽所討 論’以星形輪合器替代混合棒g § 〇。也可也可如以上配合 圖5所討論’有二雷射耗合至每一平行四邊形。也可也可 如以上配合圖6所討論，有多重波導管。圖7之實施例可有 利予以製造’對準及測試並交運如一整合式總成並例如容 易安裝至一 cat -掃描機.使用平行四邊形允許光纖發射光 信號進出自平行四邊形，以被常切向於轉子及定子之外握 延伸。所有光纖可予以排定路線通過台架上之單一開口 % ’ c a t -抑描台架需予以修改。光纖可與定子之外徑及轉 子之外徑一致。光纖可通過台架上供其他電纜使用之開口 s進入及退出。cat-掃描製造廠商不必識別供光纖進入及 退出之多重位置。轉子及定子可予以安裝在台架，並且及 光纖予以排定路線通過電纜開口’並且安裝基本上完成。 不同於’光纖徑向延伸，在台架需要分開及特殊開口之圖

C:\Program Files\Patent\55195. ptd 第28頁 416018 五，發明說明（24) 1 - 6之實施例，被常切向延伸之光纖簡化纖維光學轉動接 頭之構造及安裝。 一般精於此項技藝者將會容易明白，本發明滿足上面所 闡釋之所有目的。參閱上述詳細說明後，一般精於此項技 藝者將能完成同等者，以及如在本案概括所揭示，本發明 之各其他方面之各種變化，替代。因此據此所請求之保護 意為僅受後附申請專利範圍及其同等者所含定義所限制。

C:\Prograni Files\Patent\55195. ptd 苐29頁

Claims (1)

1. 416018 案號 87116457 六'申請專利範圍 1_ 一種纖維光學轉動接頭包含 一定子，包括 波導管； 一整圈3 6 0。，並與定子同心； 一 發射器’位於一周邊，炎連接至定子並及 一，第一I麩志發射器各發出一光信號； 一 ϋ光纖各與一對應之光發射器關聯，每一光纖 向於第一周邊延伸； 器位於一第二周邊，並連接至定子及 i光纖’各與一對應之光接收器關 向於第二周邊延伸； 切向發出至波導管，並在短弦長度沿 每一光信號被少於所有第二複數光接 一轉子，可旋轉 光接收 第二複 管反射 收通過 申請專 .光接收 申請專 射器在 申請專 及光接 申請專 光纖各 端轉合 申請專 纖各在 耦合至 一整圈3 6 0° 。 第1項之纖維光學轉動接頭 大於第一 光發射器。 第1項之纖維光學轉動接頭 相等間開。 第1項之纖維光學轉動接頭 含平行四邊形。 利範圍第1項之纖維光學轉動接頭 端耦合至一對應之光發射器 源。 第1項之纖維光學轉動接頭 在其一 至—光 利範圍 其中第 其中複 其中光 其中第 並在其 另包含 其—端耦合至一對應之光接收器，並在其 —信號合併器。

   2000.09. 21.037 O:\55\55l95.ptc 第1頁 416018 案號 87116457 六'申請專利範圍 1_ 一種纖維光學轉動接頭包含 一定子，包括 波導管； 一整圈3 6 0。，並與定子同心； 一 發射器’位於一周邊，炎連接至定子並及 一，第一I麩志發射器各發出一光信號； 一 ϋ光纖各與一對應之光發射器關聯，每一光纖 向於第一周邊延伸； 器位於一第二周邊，並連接至定子及 i光纖’各與一對應之光接收器關 向於第二周邊延伸； 切向發出至波導管，並在短弦長度沿 每一光信號被少於所有第二複數光接 一轉子，可旋轉 光接收 第二複 管反射 收通過 申請專 .光接收 申請專 射器在 申請專 及光接 申請專 光纖各 端轉合 申請專 纖各在 耦合至 一整圈3 6 0° 。 第1項之纖維光學轉動接頭 大於第一 光發射器。 第1項之纖維光學轉動接頭 相等間開。 第1項之纖維光學轉動接頭 含平行四邊形。 利範圍第1項之纖維光學轉動接頭 端耦合至一對應之光發射器 源。 第1項之纖維光學轉動接頭 在其一 至—光 利範圍 其中第 其中複 其中光 其中第 並在其 另包含 其—端耦合至一對應之光接收器，並在其 —信號合併器。

   2000.09. 21.037 O:\55\55l95.ptc 第1頁 416018 _案號 87116457_年月日__ 六、申請專利範圍 7 ,如申請專利範圍第6項之纖維光學轉動接頭，另包含 一透鏡，一縫隙及一光電二極管，該透鏡供自信號合併器 接收一光信號，並將光信號聚焦至及通過縫隙供被光電二 極管接收。 8 .如申請專利範圍第6項之纖維光學轉動接頭，其中逸_ 蓋光纖各約為相同長度。 9 .如申請專利範圍第1項之纖維光學轉動接頭，其中波 導管予以分段為反射部份及低電平信號區域。 1 0 .如申請專利範圍第9項之纖維光學轉動接頭，其中i 光接收稜鏡斜向間開成一第一角度，非反射部份延伸一 第二角度大於第一角度。 11.如申請專利範圍第9項之纖維光學轉動接頭，其中反 射部份及低電平信號區域具有相同環形長度。 1 2 .如申請專利範圍第9項之纖維光學轉動接頭，其中反 射部份及非反射部份各延伸一約為4 5°之角度。 1 3.如申請專利範圍第1項之纖維光學轉動接頭，其中接 頭有一約為4 0叶之直徑。 1 4.如申請專利範圍第1項之纖維光學轉動接頭，其中該 光發射器位於一垂直平面，並且及光接收器位於一自第一 平面間開之第二垂直平面。 1 5 .如申請專利範圍第1項之纖維光學轉動接頭，其中空 氣將複敦光發射器自波導管分開。 1 6 .如申請專利範圍第1項之纖維光學轉動接頭，另包含 一信號合併器，供將複數接收之信號合併為一合併之光信 號。

   O:\55\55195.ptc 第2頁 2000.09.21.038 416018

   案號 87116457 六、申請專利範圍 '另包 ，並在 其中第 另包 1 7 如申請專利範圍第i 6項之纖維光學轉動接頭 含複數光纖’各在其—端搞合至一對應之光接收器 其一相反端耦合至一信號合併器。 ° 1 8 .如申請專利範圍第1項之纖維光學轉動接頭， 一複數光發射器在不同波長人Λ λ發出光信號。 1 9 .如申請專利範圍第1 8項之纖維光學轉動^頭， 含一信號合併器，供合併光接收器所接收之光疒號/及 二向色濾光器，供使光信號又及又與信號合併5器分開。 20·如申請專利範圍第4項之纖維光學轉動接頭，1 一平行四邊形自定子及轉子之—徑向向内及向外延伸。 21.—種纖維光學轉動接頭包含： 一定子，包括一波導管； 一轉子，可旋轉一整圈3 60。，並與定子同心； ,第星^光發射器，位於—第一周邊，並連接至定 /子’第""聽光發射器各發出一光信號，· 3 μ / 一^光接收器位於一第二周邊，並連接至定子 及轉子之另一； &光信號切向發出至波導管，並在短弦長度 桩此哭垃此並且母一光k號被少於所有第二複數光 、锝子之一整圈36 0。。 2 2 ·如申請專利# 笛-遂私出技^ 圍第2 1項之纖維光學轉動接頭’其中 弟一-複數尤接收_ 9Q , . ^ ^益為數大於第一複數光發射器。 2 3 如申請專利a 紅#要瓜…L *抵圍第21項之纖維光學轉動接頭’另包 括裝置供防止複勃+ ^ t 先彳§唬被若干之第二複數光接收器所接 收。 -

   O:\55\55195.ptc 麵

   第3頁 2000.09.21.039 416018 _案號 87116457_年月日__ 六、申請專利範圍 2 4 .如申請專利範圍第2 1項之纖維光學轉動接頭，其中 複數光發射器在周邊不相等間開。 2 5 .如申請專利範圍第2 1項之纖維光學轉動接頭，其中 光發射器及光接收器包含稜鏡。 2 6 .如申請專利範圍第2 1項之纖維光學轉動接頭，另包 含複數光纖各在其一端耦合至一對應之光發射器，並在其 一相反端耦合至一光源。 27.如申請專利範圍第21項之纖維光學轉動接頭，另包 含複數光纖各在其一端耦合至一對應之光接收器，並在其 一相反端搞合至一信號合併器。 2 8.如申請專利範圍第2 7項之纖維光學轉動接頭，另包 含一透鏡，一縫隙及一光電二極管，該透鏡供自信號合併 器接收一光信號，並將光信號聚焦至及通過縫隙供被光電 二極管接收。 2 9 .如申請專利範圍第2 7項之纖維光學轉動接頭，其中 複數光纖各約為相同長度。 3 0 .如申請專利範圍第2 1項之纖維光學轉動接頭，其中 該複數光發射器為四’二光發射器自一光源發射光學信 號，另二光發射器自一第二光源發射光學信號。 31 .如申請專利範圍第3 0項之纖維光學轉動接頭，其中 第一光源為一第一雷射及該第二光源為一第二雷射。 3 2 .如申請專利範圍第3 0項之纖維光學轉動接頭，另包 含一第一分光器，有一輸入搞合至第一雷射，及二輸出各 耦合至一光發射器.以及一第二分光器，有一輸入耦合至 第二雷射及二輸出各耦合至一光發射器。

   O:\35\55195.ptc 第4頁 2000.09.21.040 416018 案號 87116457 年 月 修正 六、申請專利範圍 3 3 .如申請專利範圍第2 1項之纖維光學轉動接頭，其中 該接頭為離軸接頭。 34.如申請專利範圍第21項之纖維光學轉動接頭，其中 波導管予以分段為反射部份及低電平信號區域。 3 5 .如申請專利範圍第3 4項之纖維光學轉動接頭，其中 複數光接收稜鏡斜向間開咸一第一角度，非反射部份延伸 一第二角度大於第一角度。 3 6 .如申請專利範圍第3 4項之纖維光學轉動接頭，其中 反射部份及低電平信號區域具有相同環形長度。 3 7.如申請專利範圍第3 4項之纖維光學轉動接頭，其中 反射部份及非反射部份各延伸一約為4 5°之角度。 3 8 .如申請專利範圍第2 1項之纖維光學轉動接頭，其中 接頭有一約為4 0吋之直徑。 3 9 .如申請專利範圍第2 1項之纖維光學轉動接頭，其中 該光發射器位於一垂直平面，並且及光接收器位於一自第 —平面間開之第二垂直平面。 4 〇 .如申請專利範圍第2 1項之纖維光學轉動接頭，其中 空氣將複數光發射器自波導管分開^ 4 1.如申請專利範圍第2 1項之纖維光學轉動接頭，另包 含一信號合併.器，供將福數接收之信號合併為一合併之光 信號。 4 2 .如申請專利範圍第4 1項之纖維光學轉動接頭，另包 含複數光纖，各在其一端耦合至一對應之光接收器，並在 其一相反端耦合至一信號合併器。 4 3.如申請專利範圍第2 1項之纖維光學轉動接頭，其中

   O:\55\5519f.ptc 第5頁 2000. 09.21.041 416018 _案號 87116457_年月曰_^_ 六、申請專利範圍 第一複數光發射器在不同波長λ及λ發出光信號。 4 4 .如申請專利範圍第4 3項之纖維光學轉動接頭，另包 含一信號合併器，供合併光接收器所接收之光信號，及一 二向色濾光器，供使光信號λ Α又與信號合併器分開。 45. —種纖維光學轉動接頭包含： 一定子，包括一波導管； 一轉子，可旋轉一整圏36 0° ，並與定子同心； 第一複數光發射器’位於一第一周邊’將複數連接 至定子並及轉子之一，第一複數光發射器各發出一光信 號； 第二複數光接收器位於一第二周邊，並連接至定子 及轉子之另一； 其中每一光信號切向發出至波導管，並在短弦長度 沿該波導管反射，並且每一光信號被至少第二複數光接收 器之一所接收。 46. —種纖維光學轉動接頭，包含： 一定子，包括一波導管； 一轉子，可旋轉一整圈36 (T ，並與定子同心； 第一複數光發射器，位於該定子，第一複數光發射 器各發出二或.更多第一光信號； 第二複數接收器位於該定子； 第三該複數光發射器位於該轉子，第三該複數光發 射器各發出二或更多第一光信號； 第四複數光接收器位於該定子； 其中每一第一光信號切向發出至波導管，並在短弦

   0:\55\55195.ptc 2000. 09.21.042 第6頁 416018 -^^iIU6457_ 修正 曰 六' 申請專利範圍 ---- 長度沿該波導營；^ λ 二錢光接收器I，並且每1 —光信號被少於所有第 其 卜 接收通過轉子之一整圈36 0。。 第二光作二光信號切向發出至波導管’並且每一 —整圈3σ6ί 。；所有第四產^光接收器接收通過轉子之 47 其中 楚一 …阳不 1 〜辦哗7D子符初雖頭 及該第二光信號係在相反周邊方向發出 48‘々申請專利範㈣46項之纖維光學轉動接發頭出 第7^光接收器為數大於第一星光發射器。 •如申请專利範圍第4 6項之纖維光學轉動接頭 第光接收器為數大於第三Μ光發射器。 〇 .如申凊專利範圍第4 6項之纖維光學轉動接頭 如申清專利範圍第4 6項之纖維光學轉動接頭 其中 其中 另包 供防止 邀光信號被若干之第二複數光接收器所 括裝置 接收 5 I如申請專利範圍第4 6項之纖維光學轉動接頭，其中 第光學心號係在波長λ及又發出，及該第二光信號係 在波長Λ Αλ發出。 5 2.如申請專利範圍第5 1項之纖維光學轉動接頭，另包 含至少一信號合併器，供合併光接收器所接收之第一及第 二光信號之一.，及一二向色濾光器，供使光信號λ戽入2 與信號合併器分開。 53.—種纖維光學轉動接頭包含： 一定子，包括一波導管； 一轉子’可旋轉一整圈36 0。 ’並與定子同心： 第一複數光發射器’位於該定子，第一福數光發射

   m O:\55\55195.ptc 2000. 09. 21. 043 416018 案號87116457_年月日__ 六、申請專利範圍 器各發出一光信號； 第二複數接收器位於該定子，第二複數光接收器為 數大於第一複數光發射器； 第三該複數光發射器位於該轉子，第三該複數光發 射器各發出一光信號； 第®複數光接收器位於該定子，第四複數光接收器 為數大於第三複數光發射器； 其中每一第一光信號切向發出至波導管，並在短弦 長度沿該波導管反射，並且被少於所有第二複數光接收器 所一接收； 其中每一第三光信號切向發出至波導管，並在短弦長 度沿該波導管反射，並且被少於所有第四禮數光接收器所 接收。

   O:\55\55l95.ptc 第8頁 2000. 09.21.044