(57)【要約】      （修正有）【課題】量産性に優れた光ロータリージョイントを提供する。【解決手段】第１ホルダー部１０および第２ホルダー部２０を備える光ロータリージョイント３０が提供される。第１ホルダー部は、第１光ファイバー１１０の端部１１２をなす端面１１４を第１ボールレンズ１２０に向けるようにして第１光ファイバーの端部および第１ボールレンズを保持する。第２ホルダー部は、第２光ファイバー２１０の端部２１２をなす端面２１４を第２ボールレンズ２２０に向けるようにして第２光ファイバーの端部および第２ボールレンズを保持する。第１光ファイバーの端部、第１ボールレンズ、第２ボールレンズ、および第２光ファイバーの端部が、この順に一の直線Ｌ１に並ぶように配置され、第１ホルダー部および第２ホルダー部が、一の直線に略一致した回転軸の回りに、少なくとも何れか一方が他方に対し相対的に回転可能にされている。【選択図】図１
2020173405.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１光ファイバーの端部をなす端面を第１ボールレンズに向けるようにして該第１光ファイバーの該端部および該第１ボールレンズを保持する第１ホルダー部と、
第２光ファイバーの端部をなす端面を第２ボールレンズに向けるようにして該第２光ファイバーの該端部および該第２ボールレンズを保持する第２ホルダー部と
を備えており、
前記第１光ファイバーの前記端部、前記第１ボールレンズ、前記第２ボールレンズ、および前記第２光ファイバーの前記端部が、この順に一の直線に並ぶように配置され、
前記第１ホルダー部および前記第２ホルダー部が、前記一の直線に略一致した回転軸の回りに、少なくとも何れか一方が他方に対し相対的に回転可能にされている
光ロータリージョイント。
【請求項２】
前記第１ホルダー部が、前記第１ボールレンズを一方の端部の内部に保持し、他方の端部から前記第１光ファイバーを受入れる中空通路をもち、
前記第２ホルダー部が、前記第２ボールレンズを一方の端部の内部に保持し、他方の端部から前記第２光ファイバーを受入れる中空通路をもつ
請求項１に記載の光ロータリージョイント。
【請求項３】
前記第１ホルダー部および前記第２ホルダー部が、前記中空通路を囲む内側面をもつ金属筒を備えており、
該金属筒は、前記中空通路の前記一方の端部の側に、前記第１ボールレンズまたは前記第２ボールレンズの直径より小さい直径の開口をもち、
該金属筒の該内側面が、該開口を塞ぐ位置に前記第１ボールレンズまたは前記第２ボールレンズを保持している
請求項２に記載の光ロータリージョイント。
【請求項４】
テーパー側面を外面に有し、前記第１光ファイバーまたは前記第２光ファイバーを収容するフェルールをさらに備えており、
前記第１ホルダー部または前記第２ホルダー部における前記中空通路を囲む内側面が、該フェルールの該テーパー側面に当接することにより、前記第１光ファイバーまたは前記第２光ファイバーの前記端面を前記第１ボールレンズまたは前記第２ボールレンズの焦点位置に位置合せするストッパー部を備えている
請求項２に記載の光ロータリージョイント。
【請求項５】
前記第１ホルダー部および前記第２ホルダー部の外側面が、前記一の直線の回りに少なくとも部分的に軸対称な支持面を有しており、
前記第１ホルダー部の該支持面および前記第２ホルダー部の該支持面の両者に当接する内側面をもつスリーブ
をさらに備える
請求項１に記載の光ロータリージョイント。
【請求項６】
前記第１ホルダー部および前記第２ホルダー部の少なくとも何れかを弾性支持する弾性部材
をさらに備える
請求項１に記載の光ロータリージョイント。
【請求項７】
請求項１に記載の光ロータリージョイントである第１光ロータリージョイントと、
請求項１に記載の光ロータリージョイントである第２光ロータリージョイントと
を備える光ロータリージョイントアセンブリーであって、
前記第１光ロータリージョイントにおける前記一の直線と、前記第２光ロータリージョイントにおける前記一の直線とが略一致している、
光ロータリージョイントアセンブリー。
【請求項８】
ボールレンズと、
光ファイバーの端部をなす端面をボールレンズに向けて該光ファイバーおよび該ボールレンズを保持するホルダー部と
を備える
光ロータリージョイント部品。
【請求項９】
請求項８に記載の光ロータリージョイント部品と、
該光ロータリージョイント部品に少なくとも一方の端部が接続されている光ファイバーケーブルと
を備える光ロータリージョイント部品付き光ファイバーケーブル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は光ロータリージョイントに関する。さらに詳細には、本開示は、少ない部品点数で実現される光ロータリージョイント、光ロータリージョイントアセンブリー、光ロータリージョイント部品、および同部品付き光ファイバーケーブルに関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバーの導光に基礎を置く光通信や光加工などは、一般に、低損失で軽量、電磁障害に強いといった利点を備えることから、幅広い分野で実用に付されている。光ファイバーは、透過帯域の電磁波（紫外、可視光、赤外光を含む）を適切に選択した上での有線での高速通信やエネルギー伝送の媒体として有用である。光ファイバーを利用した高速通信は各種の用途で実用化されており、たとえば広帯域、軽量、電磁障害への耐性などから、情報化された車載通信用途がその一例となる。光ファイバーを利用したエネルギー伝送は、たとえば赤外レーザーによる歯科治療といった使い勝手を重視する用途にも広がりを見せている。
【０００３】
光ファイバーによる有線での光通信・光伝送においては、電線とは異なる特性に起因して特有の配慮がしばしば求められる。たとえば、光ファイバーは巻き取りや引き延ばしにより生じやすい曲げや捻りに対し伝送損失の増大や折損の危険が伴いかねず、適切な配慮が必要である。このため、光ファイバーは、折損や捻りを防ぐように、通常の電線よりも慎重に扱われる。しかし、これらの目的でジャケットや補強部材の厚みや剛性を高めることは、光ファイバー自体の取り回しの障害となりかねない。このような光ファイバー特有の技術要件のうち、特に捻りに対処するために光ロータリージョイントが開発されている。光ロータリージョイントを用いることができれば、有線の電気通信のためのスリップリングなどの機構よりも大容量の通信や光伝送を行えることから、光ファイバーの利点が一層生かされる。また、特許文献１（特開２０１８−１４１９５４号公報）には、ボールレンズを用いた光接続部材またはコネクターが開示されている
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１８−１４１９５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
光ファイバーの用途の広がりにともない、光ロータリージョイントの需要が高まっている。しかし、従来の光ロータリージョイントは、プリズムなどの高コストな光学素子を複数組み合わせることによって実現されており、高精度な部材を複雑に組み合わせて作製され高価である。本開示は、上述した課題の少なくとも何れかを解決するものである。すなわち、本開示は、高性能で量産性に優れた光ロータリージョイントを提供することにより、光ファイバーケーブル自体のユーザビリティーを改善し、もって光ファイバーでの導光を利用する光通信および光伝送の一層の用途拡大に貢献するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示のある態様においては、第１光ファイバーの端部をなす端面を第１ボールレンズに向けるようにして該第１光ファイバーの該端部および該第１ボールレンズを保持する第１ホルダー部と、第２光ファイバーの端部をなす端面を第２ボールレンズに向けるようにして該第２光ファイバーの該端部および該第２ボールレンズを保持する第２ホルダー部とを備えており、前記第１光ファイバーの前記端部、前記第１ボールレンズ、前記第２ボールレンズ、および前記第２光ファイバーの前記端部が、この順に一の直線に並ぶように配置され、前記第１ホルダー部および前記第２ホルダー部が、前記一の直線に略一致した回転軸の回りに、少なくとも何れか一方が他方に対し相対的に回転可能にされている光ロータリージョイントが提供される。
【０００７】
また、本開示のある態様においては、上記態様の光ロータリージョイントである第１光ロータリージョイントと、上記態様の光ロータリージョイントである第２光ロータリージョイントとを備える光ロータリージョイントアセンブリーであって、前記第１光ロータリージョイントにおける前記一の直線と、前記第２光ロータリージョイントにおける前記一の直線とが略一致している、光ロータリージョイントアセンブリーも提供される。
【０００８】
本開示のある態様では、ボールレンズと、光ファイバーの端部をなす端面をボールレンズに向けて該光ファイバーおよび該ボールレンズを保持するホルダー部とを備える光ロータリージョイント部品も提供される。さらに本開示のある態様では、上記態様の光ロータリージョイント部品と該光ロータリージョイント部品に少なくとも一方の端部が接続されている光ファイバーケーブルとを備える光ロータリージョイント部品付き光ファイバーケーブルも提供される。
【０００９】
本開示において説明される各部分、各組み合わせは、任意のコンビネーションまたはサブコンビネーションとなるように、個別に、または互いに組み合わせることにより実施することができる。そのすべての有利な実施形態およびその改良が本開示の主題となる。
【発明の効果】
【００１０】
本開示においては、量産性に優れた構成の光ロータリージョイントや光ロータリージョイントアセンブリー、光ロータリージョイント部品、および光ロータリージョイント部品付き光ファイバーケーブルが実現される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本開示の実施形態における光ロータリージョイントの構成を示す部分断面図である。
【図２】本開示の実施形態の光ロータリージョイントにおいて、ボールレンズと光ファイバーの位置関係の設定を説明する説明図である。
【図３】本開示の実施形態における光ロータリージョイントの構成を示す部分断面図である。
【図４】本開示の実施形態における光ロータリージョイントの動作例を示すための説明図である。
【図５】本開示の実施形態における光ロータリージョイントアセンブリーの構成を示す部分断面図であり、光ファイバー用リールを備えている構成を示している。
【図６】本開示の実施形態における光ロータリージョイント部品付き光ファイバーケーブルの構成を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、適宜に図面を参照し、本開示の光ロータリージョイントにかかる実施形態を説明する。以下の説明に際し特に言及がない限り、全図にわたり共通する部分または要素には共通する参照符号が付されている。また、図中、各実施形態の要素のそれぞれは、必ずしも互いの縮尺比を保って示されてはいない。
【００１３】
１．第１実施形態
１−１．構造
本開示の第１実施形態では、典型的には光ファイバー同士の相互の接続を実現するために採用される光ロータリージョイントが提供される。図１は、本実施形態における光ロータリージョイントの構成を示す部分断面図である。光ロータリージョイント３０は、第１ホルダー部１０および第２ホルダー部２０を備えている。一方の第１ホルダー部１０は、第１光ファイバー１１０の端部１１２をなす端面１１４を第１ボールレンズ１２０に向けるようにして第１光ファイバー１１０の端部１１２および第１ボールレンズ１２０を保持している。他方の第２ホルダー部２０は、第２光ファイバー２１０の端部２１２をなす端面２１４を第２ボールレンズ２２０に向けるようにして第２光ファイバー２１０の端部２１２および第２ボールレンズ２２０を保持している。光ロータリージョイント３０では、第１光ファイバー１１０の端部１１２、第１ボールレンズ１２０、第２ボールレンズ２１０、および第２光ファイバー２１０の端部２１２が、この順に一の直線Ｌ１に沿って並ぶように配置されている。第１ホルダー部１０および第２ホルダー部１０は、一の直線Ｌ１に略一致している回転軸の回りに、少なくとも何れか一方が他方に対し相対的に回転可能にされている。なお、第１光ファイバー１１０の端部１１２、第２光ファイバー２１０の端部２１２は、いずれも第１光ファイバー１１０、第２光ファイバー２１０のうち端面１１４、端面２１４を起点として定めることができる一定の範囲であって、第１ホルダー部１０、第２ホルダー部２０に対し固定される範囲を指している。このため、端部１１２、端部２１２の範囲は第１ホルダー部１０、第２ホルダー部２０の具体的な形状に応じて決定される。さらに、第１光ファイバー１１０、第２光ファイバー２１０は、コアとクラッドを少なくとも含み、必要に応じてさらに任意の被覆層や補強部材を含む光ファイバーを一般に示している。第１光ファイバー１１０、第２光ファイバー２１０は、単芯の光ファイバーケーブルの光ファイバー素線であっても、多芯の光ファイバーケーブルのものであってもよい。
【００１４】
光ロータリージョイント３０において、好ましくは、第１ホルダー部１０が中空通路１３８をもっており、第２ホルダー部２０が中空通路２３８をもっている。中空通路１３８は、第１ボールレンズ１１０を一方の端部の内部に保持し、他方の端部から第１光ファイバー１１０を受入れている。同様に、中空通路２３８は、第２ボールレンズ２２０を一方の端部の内部に保持し、他方の端部から第２光ファイバー２１０を受入れている。
【００１５】
光ロータリージョイント３０においては、第１ホルダー部１０は、好ましくは、中空通路１３８を囲む内側面１３２をもつ金属筒１３０を備えている。第２ホルダー部１０も、好ましくは、中空通路２３８を囲む内側面２３２をもつ金属筒２３０を備えている。金属筒１３０は、中空通路１３８の一方の端部の側に、第１ボールレンズ１２０の直径より小さい直径の開口１３４をもっている。金属筒１３０の内側面は、好ましくは、開口１３４を塞ぐ位置に第１ボールレンズ１２０を保持している。同様に、金属筒２３０は、中空通路２３８の一方の端部の側に、第２ボールレンズ２２０の直径より小さい直径の開口２３４をもっている。金属筒２３０の内側面は、好ましくは、開口２３４を塞ぐ位置に第２ボールレンズ２２０を保持している。
【００１６】
以上のような構成で、本実施形態の光ロータリージョイント３０では、光ファイバー１１０からの光が、ボールレンズ１２０、ボールレンズ２２０をこの順に通って光ファイバー２１０に入射することができ、その際の損失を小さくすることができる。同様に、光ファイバー２１０からの光が、ボールレンズ２２０、１２０をこの順に通って光ファイバー１１０に入射することもでき、その際損失を小さくすることができる。なお、第１ホルダー部１０、第２ホルダー部２０のための金属筒１３０、金属筒２３０は、たとえばボールペンのペン先（チップ）に類似した構造や大きさに作製することができる。ボールレンズ１２０、２２０の開口１３４、２３４への配置や固定も、ボールペンのペン先ボールと同様の手法によることができる。このため、光ロータリージョイント３０の量産には特段の困難性はない。
【００１７】
光ロータリージョイント３０には、好ましくは、フェルールが追加して採用される。第１ホルダー部１０のためのフェルール１４０は、光ファイバー１１０を第１ホルダー部１０に対し適切に保持するための任意の部材であり、たとえば金属やセラミックスなどの材質で作製されている。典型的にはフェルール１４０は、光ファイバー１１０を保持しており、第１ホルダー部１０の支持面１２に対し内接している。このために、フェルール１４０は、テーパー側面１４２を外面の一部に有している。第１ホルダー部１０における中空通路１３８を囲む内側面１３２はストッパー部１３６を備えている。テーパー側面１４２がストッパー部１３６に当接することにより、フェルール１４０は第１ホルダー部１０に対し固定される。結果、第１光ファイバー１１０は、その端面１１４が第１ボールレンズ１２０の焦点位置に位置合わせされる。第２ホルダー部２０におけるフェルール２４０についても同様である。つまり、フェルール２４０の外面にそなわるテーパー側面２４２と中空通路２３８を囲む内側面２３２のストッパー部２３６とによって、第２光ファイバー２１０の端面２１４は第２ボールレンズ２２０の焦点位置に位置合せされる。
【００１８】
１−２．光学的機能
次に、本施形態にて提供される光ロータリージョイント３０における光学的機能について説明する。以下の説明において、第１ホルダー部１０と第２ホルダー部２０とに備わる各要素の説明を、第１ホルダー部１０だけに記している要素の説明により行う場合がある。図２は、本施形態の光ロータリージョイントにおいて、ボールレンズと光ファイバーの位置関係の設定を説明する説明図である。第１ボールレンズ１２０の作用は、典型的にはコリメーターレンズであり、端面１１４に現れる第１光ファイバー１１０のコア断面の位置を、ボールレンズの球面の中心からの焦点距離ｆにより決まる焦点位置に配置した場合の作用によって説明することができる。たとえば凸レンズを用いる場合に比べ、第１ボールレンズ１２０は、球形であるがゆえに低廉なコストで作製でき、保持も容易である。また、第１ボールレンズ１２０の光学的作用は、厚みのある両凸の球面レンズのための手法によって解析可能である。ここで、第１ホルダー部１０の内側面１３２と第１ボールレンズ１２０との少なくとも何れかのサイズを調整することには特段の支障は無い。このため、球形の第１ボールレンズ１２０のサイズを適切に選択することにより、第１光ファイバー１１０に対するコリメーターレンズとして機能させることができる。第１ボールレンズ１２０は、石英、樹脂などの使用波長に対し透過性を示す材質を採用することができ、屈折率やその径により、図２に示す焦点距離ｆやバックフォーカスｆｂを、光ファイバーのＮＡ（開口数）に合せて調整することは容易である。たとえばバックフォーカスｆｂは、第１ボールレンズ１２０が直径１ｍｍで屈折率１．４５２５９（光学用無水合成石英の波長８５２．１ｎｍに対する値）の場合について、０．３ｍｍ程度確保される。第１ボールレンズ１２０がコリメーターレンズとして作用するため、第１ボールレンズ１２０の第１光ファイバー１１０の逆側の光は実質的には平行光である。第１ボールレンズ１２０のコリメーターレンズとしての作用は、端面１１４が第１光ファイバー１１０への入射面である場合にも、また第１光ファイバー１１０からの出射面である場合にも、いずれにおいても同様である。さらに第１ボールレンズ１２０は、必要に応じ少なくとも光が通過する表面には使用する波長における低反射コーティングを施すことも有利である。かかる事情は、第２ホルダー部２０における第２ボールレンズ２２０でも成り立つ。したがって、第２ホルダー部２０側も第１ホルダー部１０側と同等の構造をもつように製造することを可能にしている。結果、図１に示した光ロータリージョイント３０の第１ホルダー部１０と第２ホルダー部２０の対において、一方向に光を伝送する場合、送信側と受信側の組み合わせを自由に決定でき、双方向にも光を伝送することができる。
【００１９】
適切に設定することにより、第１ボールレンズ１２０と第２ボールレンズ２２０との間の空間を伝わる光はほぼ平行光となりうる。このため、第１光ファイバー１１０の端部１１２、第１ボールレンズ１２０、第２ボールレンズ２２０、第２光ファイバー２１０の端部２１２が直線Ｌ１に揃うように配置されている限り、具体的な各部の配置やサイズへの制約は少ない。すなわち、第１に、第１ホルダー部１０と第２ホルダー部２０における第１ボールレンズ１２０と第２ボールレンズ２２０との距離は、近づけることも離すことも容易である。第２に、直線Ｌ１を回転軸とする第１ホルダー部１０と第２ホルダー部２０の軸回りの配置は、特段の制約はない。その際、第１ボールレンズ１２０と第２ボールレンズ２２０との互いの接触を必要とせず良好な光学的結合を回転角度や回転速度の制約を伴わず維持することは容易である。光ロータリージョイント３０が第１ホルダー部１０と第２ホルダー部２０との間の回転を許容する特性はこうしてもたらされる。第３に、第１ボールレンズ１２０と第２ボールレンズ２２０のそれぞれのサイズまたは材質、それらと第１光ファイバー１１０または第２光ファイバー２１０までの距離、第１光ファイバー１１０および第２光ファイバー２１０自体のサイズなどには特段の制約がない。これにより、光ロータリージョイント３０を実現するための第１ホルダー部１０側と第２ホルダー部２０側の構成は、具体的な適用用途に応じて選択することができる。また、第１ボールレンズ１２０と第２ボールレンズ２２０には、好ましくは、反射防止コーティングを施すことができる。
【００２０】
１−３．機械的機能
図１に戻り、機械的機能について説明する。第１ホルダー部１０および第２ホルダー部１０の一方を他方に対し相対的に回転可能にする構成のために、典型的な使用場面では、第１ホルダー部１０と第２ホルダー部２０には、この配置を保つための追加の部材が用いられる。図１には、その一例としてスリーブコネクター５０を示している。スリーブコネクター５０のスリーブ内側面５２は、貫通穴を囲んでいる。当該貫通穴の中心軸が直線Ｌ１である。このため、スリーブ内側面５２の作用によって、第１ホルダー部１０と第２ホルダー部２０は、一の直線Ｌ１が回転軸に略一致するようになっていて、一方が他方に対し回転することができる。この機能を実現するため、第１ホルダー部１０の外側面は、一の直線Ｌ１の回りに少なくとも部分的に軸対称な支持面１２を有しており、その支持面１２にスリーブ内側面５２が当接する。第２ホルダー部２０の外側面についても、一の直線Ｌ１の回りに少なくとも部分的に軸対称な支持面２２が備わっている。スリーブコネクター５０のスリーブ内側面５２は、たとえばテーパー座５１０、５２０を有しており、第１ホルダー部１０の支持面１２、第２ホルダー部２０の支持面２２は、テーパー座５１０、５２０にフィットするテーパー形状にされている。こうしてスリーブ内側面５２は第１ホルダー部１０の支持面１２、第２ホルダー部２０の支持面２２に当接して少なくとも一方を回転可能に保持している。典型的には、スリーブコネクター５０は、たとえば第１ホルダー部１０は回転可能に、第２ホルダー部２０は固定して保持し、かつ、直線Ｌ１により特徴付けられる第１ホルダー部１０と第２ホルダー部２０の配置を、回転を除いて維持する機能を果たしている。図の白抜き矢印は第１ホルダー部１０および第１光ファイバー１１０が回転する様子を示している。なお、スリーブコネクター５０は、第１ホルダー部１０を固定して保持しており、第２ホルダー部２０を回転可能にするものでも、また、第１ホルダー部１０と第２ホルダー部２０の両方が回転するもので構わない。スリーブコネクター５０自体が何らかの物体に固定されているか、または何らかの物体に対して回転できるか、さらにスリーブコネクター５０自体が他の物体から支持されているかどうかも、適用用途に合わせ自由に決定することができる。こうして、光ロータリージョイント３０は、第１ホルダー部１０と第２ホルダー部２０の間の相対的回転が可能になるように構成されている。
【００２１】
なお、スリーブコネクター５０は例示のものであり構造は自由に決定できる。使用する回転運動の回転数、回転される頻度、要求される耐久性といった必要な仕様に合せ、スリーブコネクター５０に転がり軸受け、滑り軸受けなど適切な軸受け機構を備えて第１ホルダー部１０を回転可能に保持することができる。また、仕様によっては、スリーブコネクター５０をフッ素系樹脂などの低摩擦材料により作製することも有用である。スリーブコネクター５０により第１ボールレンズ１２０と第２ボールレンズ２２０の間の空間が外界から密閉されていれば、防塵性などの点でも有利である。
【００２２】
本開示の第１実施形態では、上述した各要素の構成を種々の観点により変更したさらに好ましい光ロータリージョイントも提供される。その一つに、金属筒１３０を金属パイプの加工により作製するものがある。金属パイプは、適当な絞り加工やデント部の形成などにより金属筒１３０、１３０Ａと同等の機能を実現しつつ製造コストを低減化するのに有効である。
【００２３】
１−４．フェルール
本開示の第１実施形態は種々の形態でも実施され、その一例として好ましい光ロータリージョイント３０Ａが提供される。図３は本実施形態における光ロータリージョイント３０Ａの構成を示す部分断面図であり、ここではスリーブコネクター５０（図１）に対応する要素は省略している。金属筒１３０Ａ、２３０Ａには、内接するようにフェルール１４０Ａ、２４０Ａが配置されている。すなわち、金属筒１３０Ａ、２３０Ａの中空通路１３８Ａ、２３８Ａを囲む内側面のストッパー部１３６Ａ、２３６Ａに対しフェルール１４０Ａ、２４０Ａのテーパー側面１４２Ａ、２４２Ａが当接することにより、高精度な光軸の位置決めが実現されている。フェルール１４０Ａ、２４０Ａは、好ましくはジルコニアＺｒＯ２などのセラミックスで作製されている。端面１１４、端面２１４がフェルール１４０Ａ、２４０Ａとともに研磨されていることも有用である。寸法安定性がよく耐久性に優れたセラミックスによるフェルール１４０Ａを採用し必要に応じて端面１１４、端面２１４を研磨することにより、損失を最小限に抑え、高い耐久性をもつ光ロータリージョイントを作製することができる。
【００２４】
１−５．本実施形態の利点
実用性の観点での本実施形態の利点は多岐にわたる。その一つが、光ロータリージョイント３０の機能が、機械的構造が必ずしも理想的とならない場合でも十全に発揮されうる点である。その一例として、第１ホルダー部１０と第２ホルダー部２０との配置を特徴付ける直線と、第１ホルダー部１０と第２ホルダー部２０の相互の回転を特徴付ける機械的な回転軸とが必ずしも一致しない場合について説明する。図４は、本実施形態における光ロータリージョイントの動作例を示すための説明図である。直線Ｌ１は、図１において説明したものと同様に、第１ホルダー部１０と第２ホルダー部２０の配置を特徴付ける直線である。これに対し、回転軸ＬＸは、第１ホルダー部１０と第２ホルダー部２０とのそれぞれが固定される互いに回転可能な二つの部材（図示しない）が回転動作しうる回転軸である。つまり、直線Ｌ１は、理想的には回転軸ＬＸと一致していて、第１ホルダー部１０と第２ホルダー部２０は、当該二つの部材の回転に追随して回転する。しかし、必ずしも理想といえない場合も現実の適用用途では生じうる。その場合、第１ホルダー部１０と第２ホルダー部２０には直線Ｌ１と略一致する回転軸での相対的回転はできるものの、その相対的回転の回転軸が必ずしも機械的な回転軸ＬＸと一致しないことがあり得る。たとえば、図４に角度αとして示すように、回転軸ＬＸが直線Ｌ１と所定の角度をなしている場合がある。ゼロではない角度が生じるのは、第１ホルダー部１０または第２ホルダー部２０を保持する部材の機械工作精度の不足以外にも、部材の変形が生じるためである。
【００２５】
このような状況でも、本実施形態の光ロータリージョイント３０は、必要な回転によって第１光ファイバー１１０、第２光ファイバー２１０の捻りを逃がすという機能を発揮しながら光通信または光伝送を実行できる。すなわち、ゼロではない角度αが生じる場合であっても、第１光ファイバー１１０や第２光ファイバー２１０の可撓性と相まって、回転軸ＬＸ回りの機械的な回転にともなう捻りが、第１ホルダー部１０と第２ホルダー部２０との直線Ｌ１と略一致する回転軸回りの相対的回転により緩和される。たとえば、スリーブコネクター５０が第１ホルダー部１０と第２ホルダー部２０には直線Ｌ１回りの回転を許容しつつ第１ホルダー部１０と第２ホルダー部２０を保持している。これより、第１ホルダー部１０と第２ホルダー部２０とのそれぞれが固定される二つの部材が機械的に回転軸ＬＸ回りに回転しても、第１光ファイバー１１０の第２光ファイバー２１０に対するねじれが解消される。このような回転軸に対する高い許容性は、本実施形態の光ロータリージョイント３０の第１ホルダー部１０または第２ホルダー部２０が機械部品へ緊密な固定がされることが必須ではないことを意味している。なお、回転軸ＬＸと直線Ｌ１との許容される不一致には、直線同士が一致した関係からずれるすべての偏位が含まれ、回転軸ＬＸと直線Ｌ１が平行にずれていたり、ねじれの関係になっていたりしてもかまわない。
【００２６】
スリーブコネクター５０は、好ましくは、スリーブ内側面５２に、テーパー座５１０、５２０と、さらに抜け止め部５１２、５２２とを備えている。テーパー座５１０および５２０は、第１ホルダー部１０の外側面、第２ホルダー部２０の外側面がそれぞれ当接する。抜け止め部５１２、５２２は、第１ホルダー部１０、第２ホルダー部２０と適切に係合することにより、第１光ファイバー１１０と第２光ファイバー２１０との間の光学的結合を維持するのに役立つ。
【００２７】
２．第２実施形態
本開示の第２実施形態は、第１実施形態の光ロータリージョイント３０を複数組み合わせた光ロータリージョイントアセンブリーの実施形態である。光ファイバーによる光通信や光伝送は、複数チャンネルのそれぞれを別々の光ファイバーに収容する構成や、双方向通信のために、各方向をそれぞれが担う複数の光ファイバーを採用する構成が想定される。そのような用途においても、本開示の光ロータリージョイントは有用である。
【００２８】
図５は、本実施形態における光ロータリージョイントアセンブリーの構成を示す部分断面図であり、光ファイバー用のリール７０に光ロータリージョイントアセンブリー３００を備える構成を示している。光ロータリージョイントアセンブリー３００は、第１光ロータリージョイント３０Ｌと、第２光ロータリージョイント３０Ｒとを備えている。第１光ロータリージョイント３０Ｌ、第２光ロータリージョイント３０Ｒは、それぞれが図１に示した光ロータリージョイント３０と同様の構成を備えており、それぞれについての直線Ｌ１（図１）に相当する直線が互いに略一致している。この直線は、図５においても直線Ｌ１と記している。光ロータリージョイントアセンブリー３００では、この直線Ｌ１と略一致する回転軸回りの回転が許容されつつ、複数のチャネルでの光通信または光伝送を実施できる。
【００２９】
リール７０は、たとえば支持部材７０４に対し回転可能になっている回転ドラム７０２に光ファイバーケーブルを巻きつけることにより、長尺の光ファイバーケーブルを必要な長さだけ引き出しつつ、光通信または光伝送を行うために用いられる。この際、光ファイバー２１０Ｌ、２１０Ｒは、別々の光ファイバーケーブルの光ファイバー素線であってもよく、また、２芯を一つのジャケットに収容する多芯光ファイバーケーブルのそれぞれの光ファイバー素線であってもよい。回転ドラム７０２は、二つの軸受け７０６Ｌ、７０６Ｒを通じて支持部材７０４により回転可能に支持されている。典型的には、第１ホルダー部１０Ｌ、１０Ｒは、弾性部材７１２Ｌ、７１２Ｒを通じて支持部材７０４に固定されており、支持部材７０４に対し回転できない。光ファイバー２１０Ｌ、２１０Ｒは、それぞれ光ロータリージョイント３０Ｌ、３０Ｒの第２ホルダー部２０Ｌ、２０Ｒにて終端する。典型的には、第２ホルダー部２０Ｌ、２０Ｒは回転ドラム７０２に対し固定されており、それぞれ、第１ホルダー部１０Ｌ、１０Ｒと回転可能な状態で軸合せされている。この軸合せは直線Ｌ１に沿っており、そのためにスリーブコネクター５０Ｌ、５０Ｒも採用されている。このような構造により、図１と同様に、第１ホルダー部１０Ｌと第２ホルダー部２０Ｌとが互いに、および第１ホルダー部１０Ｒと第２ホルダー部２０Ｒとが互いに回転可能になっている。直線Ｌ１は、典型的にはリール７０の支持部材７０４に対する回転軸と略同一となっている。これにより、回転ドラム７０２がリール７０の支持部材７０４に対し回転した場合であっても、その回転中および回転後に、第１光ファイバー１１０Ｌと第２光ファイバー２１０Ｌとの間、および第１光ファイバー１１０Ｒと第２光ファイバー２１０Ｒとの間における光学的結合は維持される。したがって、第１光ファイバー１１０Ｌと第２光ファイバー２１０Ｌ、および第１光ファイバー１１０Ｒと第２光ファイバー２１０Ｒは、それぞれの光学的結合を維持したまま、第２光ファイバー２１０Ｌ、第２光ファイバー２１０Ｒを回転ドラム７０２から引き延ばしたり、回転ドラム７０２に巻き取ったりすることができる。
【００３０】
さらに、本実施形態の光ロータリージョイントアセンブリー３００の実用性を高めるために、第１光ロータリージョイント３０Ｌと、第２光ロータリージョイント３０Ｒを、たとえば支持部材７０４などの周囲の機械部品に対し緊密には固定しないことも好ましい。たとえば、図５のリール７０の例では、第１ホルダー部１０Ｌ、第１ホルダー部１０Ｒが弾性部材７１２Ｌ、７１２Ｒによって支持部材７０４に対して取り付けられていものも好ましい。このような場合、光学的結合を維持するために必要となる機械的精度に過剰な品質が要求されない、周囲も含め各部材の変形が許容され過度な剛性が要求されない、機械的振動の影響を極小化できる、といった利点がもたらされる。なお、弾性部材７１２Ｌ、７１２Ｒの材質は特段限定されず、金属、ゴム、樹脂など任意の材質を採用することができる。
【００３１】
３．第３実施形態
本開示においては光ロータリージョイント部品付き光ファイバーケーブルの実施形態も提供される。図６は、光ロータリージョイント部品付き光ファイバーケーブル４０（以下「光ファイバーケーブル４０」と呼ぶ）の構成を示す概略図である。光ファイバーケーブル４０には、図１に示す第１ホルダー部１０が取り付けられている。この第１ホルダー部１０はボールレンズ１２０を保持しており、かつ、光ファイバー１１０の端部１１２をなす端面１１４をボールレンズに向けている。したがって、光ロータリージョイント部品付き光ファイバーケーブル４０には、光ロータリージョイント３０（図１）の第１ホルダー部１０側部品となるが取り付けられている。光ファイバーケーブル４０は、図１の光ロータリージョイント３０を組立てるために光ファイバー１１０に取り付ける部品を取り付けた状態ともいえるため光ロータリージョイント３０を構成するための中間といえる。光ファイバーケーブル４０と同様の構成の光ファイバーケーブルは、光ロータリージョイント３０の第２ホルダー部２０側にも用いることができる。このため光ロータリージョイント３０を構成するためには、光ファイバーケーブル４０を二本用意し、スリーブコネクター５０などに取り付けることができる。図６の光ロータリージョイント部品付き光ファイバーケーブル４０において、第１光ファイバー１１０には、第１ホルダー部１０が取り付けられている。光ロータリージョイント部品付き光ファイバーケーブル４０は、第１ボールレンズ１２０を通じて光ロータリージョイント３０（図１）を構成するための光ファイバーケーブルの製品である。このような実施形態を採用した場合、光ファイバーケーブルを利用するユーザーは、光ファイバーケーブルを取り付ける接続の現場において、光ロータリージョイントという高機能な接続形態を実現するために要求される作業は極めて簡易なものだけである。光ロータリージョイントが作業な簡易で利用できることは、光ファイバーケーブルの適用用途の拡大に大きく寄与する。
【００３２】
４．各実施形態の光ファイバー
上記いずれの実施形態においても、採用可能な光ファイバーは用途に応じ自由に決定することができる。光ファイバーの材質は典型的には石英系、プラスチック系が採用される。また、典型例では、１０Ｇｂｐｓまたはそれ以上の速度で通信が可能なマルチモードの光ファイバーが採用される。上述したもの以外にも、シングルモードでの伝送を行う光ファイバーを採用する種々の光ファイバーケーブルを採用することができる。
【００３３】
以上、本開示の実施形態を具体的に説明した。上述の各実施形態および構成例は発明を説明するために記載されたものであり、本出願の発明の範囲は特許請求の範囲の記載に基づいて定められるべきものである。各実施形態の他の組合せを含む本開示の範囲内に存在する変形例もまた特許請求の範囲に含まれるものである。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本開示は光通信・光伝送を利用する任意の機器の通信のために使用可能である。
【符号の説明】
【００３５】
１０、１０Ｌ、１０Ｒ、第１ホルダー部
２０、２０Ｌ、２０Ｒ  第２ホルダー部
１２、  ２２  支持面
１１０、１１０Ｌ、１１０Ｒ、２１０、２１０Ｌ、２１０Ｒ  光ファイバー
１１２、２１２  端部
１１４、２１４  端面
１２０、２２０  ボールレンズ
１３０、２３０  金属筒
１３２、２３２  内側面
１３４、２３４  開口
１３６、１３６Ａ、２３６、２３６Ａ  ストッパー部
１３８、１３６Ａ、２３８、２３８Ａ  中空通路
１４０、１４０Ａ、２４０、２４０Ａ  フェルール
１４２、１４２Ａ、２４２、２４２Ａ  テーパー側面
３０、３０Ｌ、３０Ｒ  光ロータリージョイント
３００  光ロータリージョイントアセンブリー
４０  光ロータリージョイント部品付き光ファイバーケーブル
５０、５０Ｌ、５０Ｒ  スリーブコネクター
５２  スリーブ内側面
５１０、５２０  テーパー座
５１２、５２２  抜け止め部
７０  リール
７０２  回転ドラム
７０４  支持部材
７０６Ｌ、７０６Ｒ  軸受け
７１２Ｌ、７１２Ｒ  弾性部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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