(57)【要約】収容体（５４）と、収容体内に取り付けられた第１及び第２光端子（６０，６２）とプリズム（５２）とを含んだ光カップラであって、一方の端子は他方の端子に対して回転可能であり、プリズムは端子間の整合を保つ。このような光カップラは複雑でデリケートな光構造体の代わりにプリズムを含んでいるので、安価で、厳しい環境に適応することができ、また従来の光カップラに比べて高度の連結密度を有する。
2005522732.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光カップラであって、収容体と、収容体内に提供された第１光端子と、収容体内に提供され、該第１光端子に対して可動な第２光端子と、収容体内に提供され、第１光端子と第２光端子との間の光整合の保持が可能なプリズムと、を含んでいることを特徴とする光信号カップラ。
【請求項２】
収容体は筒形であることを特徴とする請求項１記載の光カップラ。
【請求項３】
第１光端子と第２光端子は第１及び第２光コリメータをそれぞれ含んでいることを特徴とする請求項１記載の光カップラ。
【請求項４】
第１及び第２光端子は第１及び第２レンズをそれぞれ含んでいることを特徴とする請求項１記載の光カップラ。
【請求項５】
プリズムはドーフェプリズムを含んでいることを特徴とする請求項１記載の光カップラ。
【請求項６】
プリズムは第１光端子と第２光端子との間に提供されていることを特徴とする請求項１記載の光カップラ。
【請求項７】
第２光端子は第１光端子に対して回転可能であり、
プリズムは、第１光端子と第２光端子との間の光整合の保持のため、第２光端子の回転に対応して回転されることを特徴とする請求項１記載の光カップラ。
【請求項８】
第２光端子は第１光端子に対応して回転可能であり、プリズムは、第１光端子とび第２光端子との間の光整合の保持のため、第２光端子の半分の角度距離で反対方向へ回転されることを特徴とする請求項１記載の光カップラ。
【請求項９】
第２光端子は第１光端子に対して回転可能であり、プリズムは、第１光端子と第２光端子との間の光整合の保持のため、第２光端子の半分の角度速度で反対方向へ回転されることを特徴とする請求項１記載の光カップラ。
【請求項１０】
光カップラであって、内部空間と第１及び第２光端面を有する筒形の収容体と、収容体の第１端面に取り付けられた第１接続体と、第１接続体に取り付けられた第１光端子と、収容体の第２端面に提供された第２回転接続体と、第２接続体に取り付けられた第２光端子と、収容体の内部空間に提供されており回転可能であって第１光端子と第２端子との間の光整合の保持が可能なプリズムと、を含んでいることを特徴とする光カップラ。
【請求項１１】
第１接続体は収容体に対して非回転式であり、第２接続体とプリズムは収容体に対して回転可能であることを特徴とする請求項１０記載の光カップラ。
【請求項１２】
第１及び第２光端子は第１及び第２ＧＲＩＮレンズをそれぞれ含んでいることを特徴とする請求項１０記載の光カップラ。
【請求項１３】
第１及び第２光端子は対応する光ファイバを受領できることを特徴とする請求項１０記載の光カップラ。
【請求項１４】
第２接続体は第１接続体に対して角度θを回転でき、第１光端子と第２光端子との間の光整合の保持のために、プリズムは第１接続体に対して角度−１／２θを回転できることを特徴とする請求項１０記載の光カップラ。
【請求項１５】
収容体内に提供された液体をさらに含んでいることを特徴とする請求項１０記載の光カップラ。
【請求項１６】
収容体内に提供された第１及び第２封止体を含んでおり、収容体の外部から収容体内部の封止が可能であることを特徴とする請求項１０記載の光カップラ。
【請求項１７】
第１接続体に対する第２接続体の回転角θを検知し、第１光端子と第２光端子との間の光整合の保持のためにプリズムを第１接続体に対して角度−１／２θを回転させることが可能な整合回路をさらに含んでいることを特徴とする請求項１０記載の光カップラ。
【請求項１８】
第１及び第２接続体にそれぞれ取り付けられた第３及び第４光端子を含んでおり、該第３光端子は第４光端子へ光整合信号を送ることができ、
第４光端子から整合信号を受領できる整合回路をさらに含んでおり、該受領信号は強度を有しており、受領整合信号の強度を最高に保つためにプリズムの回転によって第１光端子と第２光端子との間の光整合を保つことを特徴とする請求項１０記載の光カップラ。
【請求項１９】
光カップラであって、
内部空間と第１及び第２光端面とを有する筒形の収容体と、
収容体の第１端面に取り付けられた第１接続体と、
第１接続体に取り付けられた複数の第１光端子と、
収容体の第２端面に提供された第２回転接続体と、
第２接続体に取り付けられた複数の第２光端子と、
複数の第１光端子のそれぞれと複数の第２光端子のそれぞれとの間の光整合の保持が可能であって、収容体の内部空間に提供されている回転プリズムと、
を含むことを特徴とする光カップラ。
【請求項２０】
ケーブルであって、
対応する光ファイバを含む第１及び第２ケーブル部材と、光ファイバの光整合のためのプリズムを含む回転−カップラ手段と、を含んでいることを特徴とするケーブル。
【請求項２１】
回転−カップラ手段はドーフェプリズムを含んでいることを特徴する請求項２０記載のケーブル。
【請求項２２】
回転−カップラ手段は光ファイバの光整合のための機械的手段を含んでいることを特徴とする請求項２０記載のケーブル。
【請求項２３】
回転−カップラ手段は光ファイバの光整合のための電子的手段を含んでいることを特徴とする請求項２０記載のケーブル。
【請求項２４】
回転−カップラ手段は光ファイバの光整合のための機械的及び電子的手段を含んでいることを特徴とする請求項２０記載のケーブル。
【請求項２５】
回転−カップラ手段は光ファイバの粗整合及び精整合のための手段を含んでいることを特徴とする請求項２０記載のケーブル。
【請求項２６】
方法であって、軸に対して動く進入光信号を屈折させるステップと、進入光信号と平行である反射面を用いて屈折した光信号を反射させて外出光信号を発生させるステップと、外出光信号と所定位置との間の整合の保持のために軸に対して反射面を動かすステップと、を含んでいることを特徴とする方法。
【請求項２７】
進入光信号は軸に対して回転し、反射面を動かすステップは軸に対して反射面を回転させるステップを含んでいることを特徴とする請求項２６記載の方法。
【請求項２８】
外出光信号を発生させるステップは該外出光信号を反射面に対して平行に発生させるステップを含んでいることを特徴とする請求項２６記載の方法。
【請求項２９】
進入光信号は反射面から第１垂直距離にあり、外出光信号を発生させるステップは、反射面から平行で第２垂直距離で外出光信号を発生させ、第１及び第２距離の合計を一定にするステップを含んでいることを特徴とする請求項２６記載の方法。
【請求項３０】
進入光信号は軸に対して第１方向及び第１速度で回転し、反射面を動かすステップは第１方向の反対である第２方向で第１速度の半分の速度で反射面を軸に対して回転させるステップを含んでいることを特徴とする請求項２６記載の方法。
【請求項３１】
進入光信号は軸に対して第１方向で一定距離だけ回転し、反射面を動かすステップは第１方向の反対である第２方向で前記距離の半分の距離だけ反射面を軸に対して回転させるステップを含んでいることを特徴とする請求項２６記載の方法。
【請求項３２】
方法であって、プリズムの第１面で交差する中心軸を有するプリズムの第１面において軸に対して回転する進入光信号を屈折させるステップと、屈折された光信号をプリズムの反射ベースにおいて反射させて、反射された光信号をプリズムの第２面において屈折させ外出光信号を発生させるステップと、プリズムを軸に対して回転させて外出光信号と第１光ファイバとの整合を保持させるステップと、を含んでいることを特徴とする方法。
【請求項３３】
外出光信号と第１光ファイバとの間の整合を保持させるステップは、進入光信号がプリズムに対して反対方向に回転する速度の半分の速度でプリズムを軸に対して回転させるステップを含んでいることを特徴とする請求項３２記載の方法。
【請求項３４】
外出光信号と第１光ファイバとの間の整合を保持させるステップは、進入光信号がプリズムに対して反対方向に回転する角度距離の半分の角度距離でプリズムを軸に対して回転させるステップを含んでいることを特徴とする請求項３２記載の方法。
【請求項３５】
進入光信号と同じ方向、速度及び角度距離で軸に対して回転する進入整合信号をプリズムの第１面で屈折させるステップと、
屈折された整合信号をプリズムの反射ベースにおいて反射させ、該反射整合信号をプリズムの第２面で屈折させることで外出整合信号を発生させるステップと、該外出整合信号を第２光ファイバとカップリングするステップと、第２光ファイバからの外出整合信号の強度を最高に保つためにプリズムを軸に対して回転させることで外出光信号と第１光ファイバとの間の整合を保持させるステップと、を含んでいることを特徴とする請求項３２記載の方法。
【請求項３６】
外出光信号と第１光ファイバとの間の整合を保持させるステップは、進入光信号がプリズム軸に対して反対方向で回転する際の半分の角度距離でプリズムを軸に対して回転させることによって外出光信号と第１光ファイバとの間の粗整合を保持させるステップと、進入光信号に対して固定されたポジションで軸に対して回転する進入整合信号をプリズムの第１面において屈折させるステップと、屈折された整合信号をプリズムの反射ベースにおいて反射させ、反射整合信号をプリズムの第２面において屈折させることで外出整合信号を発生させるステップと、外出整合信号を第２光ファイバとカップリングさせるステップと、第２光ファイバからの外出整合信号を最高に維持するために軸に対してプリズムを回転させるステップと、を含んだ外出光信号と第１光ファイバとの間の精整合を保持させるステップと、を含んでいることを特徴とする請求項３２記載の方法。
【請求項３７】
外出光信号と第１光ファイバとの間の整合を保持させるステップは、進入光信号がプリズム軸に対して反対方向で回転する際の半分の角度速度でプリズムを軸に対して回転させることで外出光信号と第１光ファイバ間の粗整合を保持させるステップと、進入光信号に関して固定されたポジションで軸に対して回転する進入整合信号をプリズムの第１面において屈折させるステップと、屈折された整合信号をプリズムの反射ベースにおいて反射させ、反射整合信号をプリズムの第２面において屈折させることで外出整合信号を発生させるステップと、外出整合信号を第２光ファイバとカップリングさせるステップと、第２光ファイバからの外出整合信号の強度を最高に維持するために軸に対してプリズムを回転させるステップと、を含んだ外出光信号と第１光ファイバとの間の精整合を保持させるステップと、を含んでいることを特徴とする請求項３２記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
収容体と、収容体内に取り付けられた第１及び第２光端子とプリズムとを含んだ光カップラに関する。
【背景技術】
【０００２】
通信ケーブル（臍帯とも言う）はベースステーションと遠隔装置との間でのデータの信頼できる通信並びにパワー伝達を提供する。例えば、このようなケーブルは海上船舶と潜水艇との間でのデータ通信を提供し、別ケーブルは潜水艇と遠隔操縦探査ロボットとの間でのデータ通信を提供する。これらケーブルはそれぞれ、潜水艇に対して船舶から電力を送らせ、ロボットに対して潜水艇から電力を送らせる。
【０００３】
通信ケーブル（船舶と潜水艇とを結ぶケーブルは１０００メートルを軽く超える）はしばしば捻れたり絡まったりするので、ケーブルは回転カップラで連結されたケーブル部分で形成される。それぞれのカップラは２本のケーブル部分を直列に連結し、相互に回転できるようにして捻れたり絡まるのを防止する。さらに、多くの場合にベースや遠隔船舶に固定された回転ドラムでケーブルを巻き送ったり巻き戻したりする必要がある。
【０００４】
典型的にはケーブル部分はそれぞれ異なる信号を運搬する内部細ケーブルの束で形成されているため、回転カップラは両ケーブル部分のそれぞれの細ケーブル同士を連結させるように設計されている。典型的には細ケーブルは導電性ワイヤ（電線）、光ファイバあるいはそれらの組み合わせである。
【０００５】
電線用回転カップラ（電線のみを含んだケーブル部分の連結用）は水中等の厳しい環境での使用に耐えることができるように充分に頑丈であり、比較的に安価であって、比較的に高連結密度（単位断面当りの電線数）を有している。電気信号は接触電線間で伝播するため、典型的には電気用回転カップラは、一方のケーブル部分が他方のケーブル部分に対して回転するときにケーブル部分の電線間のそれぞれの電気接続を維持する金属製スリップリング構造体を含んでいる。スリップリング構造体は金属製であるため、電気用カップラは比較的に頑丈である。すなわち、カップラは衝撃、圧力及び厳しい環境での影響に対して耐久性がある。さらに、単純なデザインであるため、電気用カップラは製造が比較的に容易であり、比較的に安価に提供できる。スリップリング（典型的には電線当り１個）がスリップリング構造体に加えられており、カップラの幅ではなく長さが増加するため、カップラの連結密度が比較的に高くなる。
【０００６】
しかし、不都合なことに、典型的には光用回転カップラ（光ファイバを含んだケーブル部分を連結する）は電気用カップラと比較してさらに敏感で高価であり、低い連結密度を有する。光信号は接触しているだけの光ファイバ間を伝達しない。従って、典型的には光用カップラは、一方のケーブル部分が他方のケーブル部分に対して回転されたときに対応する光ファイバ同士を整合状態に保つデリケートで複雑な光構造体を含む。残念ながら、光構造体がデリケートであるため、衝撃、圧力及び劣悪な環境は光ファイバ同士の整合を乱す。この不整合が拡大すると、対象カップラを外して調整、修理あるいは交換しなければならない。さらに、光構造体は複雑であるため、製造が困難であり、しばしば高価となる。加えて、光構造体のこの複雑性とコスト高は光ファイバの数の増加と共に増大するため、光用カップラの連結密度と連結許容度（光カップラが連結できる光ファイバ数）はしばしば低くなる。
【０００７】
ドーフェプリズムの概説
図１で図示するように、典型的には従来のドーフェプリズム１０は通常の直角プリズム（図示せず）の下部分から製造され、側面１２と１４、上面１６、反射コーティング有/無底面１８、及び同一角度（典型的には底面１８に対して４５°）の端面２０と２２を有している。画像２４が端面２０に入射されると、プリズム１０は逆鏡像２６を端面２２から出射させる。プリズム１０が中央軸２８周囲で角度θだけ回転すると、投影画像２６は中央軸周囲で−２θ、すなわち、プリズムの回転角の２倍だけ反対方向で回転する。例えば、プリズム１０が９０°逆時計回りに回転すると、投影画像２６は時計回りに１８０°回転する。プリズム１０が底面１８が上になるように１８０°回転すると、投影画像２６は３６０°回転する。よって、プリズムの１回転に対して投影画像２６は２回転する。さらに、入射画像２４が軸２８周囲で角度θ回転すると、投影画像２６は角度−θ、すなわち画像２４の回転角を反対方向に回転する。
【０００８】
図２から図５にかけて図１のプリズム１０の特性が解説されている。基準面４０が図示されており、プリズムの端面２０に入射された平行処された光線４２は端面２２から放射され、プリズム入射前及び放射後に上面１６と底面１８と平行である。プリズムは上面１６と底面１８との間で垂直高Ｈを有しており、底面１８に沿って長さＬを有している。プリズム１０は以下の特性をプリズムに与える屈折率をも有している。
【０００９】
図２から図４はプリズム１０の軸２８周囲の１８０°回転がどのように光線４２の放射部分の逆方向３６０°回転をもたらすかを説明する。
【００１０】
図２は０°位置にあるプリズム１０の側面図であり（ベース１８は基準面４０と同一）、光線４２を図示する。光線４２の入射部はベース１８からＨaの高さであり、端面２０は光線を反射点４４に屈折させる。反射点は端面２０からＬaの距離であり、端面２２からＬbの距離である。端面２２は光線４２の反射部分を屈折させ、光線の放射部分はベース１８からＨbの高さである。
【００１１】
図３は端面２２からプリズム１０を見た端面図であり、プリズムは０°位置にある。破線円は光線４２の入射部分を示し、実線円は光線の放射部分を示す。プリズム１０が軸２８周囲で時計回りに回転する際に光線４２の入射部分が一定であると想定すると、光線の放射部分はプリズムの回転速度の２倍で軸周囲を反対方向に回転する。それぞれの回転の方向は破線矢印で表されている。逆に、プリズム１０が軸２８周囲で反時計回りに回転すると、光線の放射部分はプリズム回転速度の２倍で軸周囲で時計回りに回転する。それぞれの回転方向は実線矢印で表されている。
【００１２】
図４は１８０°位置のプリズム１０の側面図であり（上面１６は基準面４０と同一）、光線４２と平行である。光線４２の放射部分は、プリズム１０が０°位置である場合と同様に基準面４０に関して同一位置であるため、放射部分はプリズム１０の半回転に対して軸２８周囲で１回転したことが知れる。光線４２の入射部分は基準面４０から高さＨaの位置に残るため、ベース１８からＨbの高さだけ降下することになる。従って、幾何学理論によれば、端面２０は光線４２を反射点４６に屈折させる。反射点は端面２０からＬbの距離であり、端面２２からはＬaの距離である。端面２２は光線４２の反射部分を屈折させ、光線の放射部分をベース１８から高さＨaだけ降下させ、基準面４０から高さＨbだけ上昇させる。
【００１３】
図５は光線４２の入射部分の軸２８周囲の回転がどのようにして光線４２の放射部分の反対方向の同角回転を導くかを示す。図５は端面２２からプリズム１０を見た端面図であり、プリズム１０は０°位置にある。破線円は光線４２の入射部分を表し、実線円は光線の放射部分を表す。光線４２の入射部分が軸２８周囲を時計回りに回転する際にプリズム１０が固定されていると想定すると、光線の放射部分は光線の入射部分と同じ回転速度で反時計回りに軸周囲を回転する。それぞれの回転は破線矢印で表されている。逆に、光線４２の入射部分が軸２８周囲を反時計回りに回転すると、光線の放射部分は光線の入射部分と同じ回転速度で時計回りに軸周囲を回転する。それぞれの回転は実線矢印で表されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明の１実施例は、収容体を含んだ光カップラであり、第１端子と第２端子並びに収容体内に収納されたプリズムを含んでいる。端子同士は相対的に移動でき、プリズムはそれら端子間で光整合状態である。
【００１５】
複雑でデリケートな光構造体の代用としてプリズムを含んでいるため、そのような光用カップラは従来のものと比して安価で頑丈であり、高い連結密度を有する。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
【００１７】
以下の説明によって、当業者は本発明の具体的な利用が可能になる。実施例の改良は当業者にとって自明であり、ここにおける一般原理はそれら実施例以外にも、請求の範囲で定義された本発明の範囲を逸脱することなく応用できる。よって、本発明は開示された実施例のみに制限されるものではなく、開示された原理及び特徴の最大の範囲内に及ぶものである。
【００１８】
図６は、本発明の光用回転カップラの断面図を示す。カップラ５０は、従来の光用回転カップラに見られる複雑でデリケートな光構造体の代わりにプリズム５２を含んでいる。よって、カップラ５０は従来の光用回転カップラよりしばしば安価で、頑丈であり、高い連結密度を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
光用回転カップラ５０は円筒形の収容体５４を含んでおり、接続体５６が収容体の一端に取り付けられ、収容体に対して独立して回転することができ、収容体のもう一端に取り付けられた接続体５８は、収容体に対して独立して回転することができない。すなわち、接続体５８及び収容体５４は共に回転する。接続体５６と５８はそれぞれ１つあるいはそれ以上の端子６０と６２を含んでいる。詳細には、６つの端子６０aから６０cと６２aから６２ｃが示されており、接続体５６と５８はそれぞれ３個より多い／少ない端子を有することができる。それぞれの端子６０は対応する端子６２と光整合され、以下に説明するように、カップラ５０は接続体５６の回転に合わせてこの光整合を保つ。例えば、端子６０ｂは端子６２ｂと光整合されているため、光線６３は端子６０ｂから端子６２ｂ、あるいはその反対に伝播される。このように、端子６０ａと６０ｃは、端子６２ａと６２ｃにそれぞれ光整合される。端子６０ａから６０ｃと６２ａから６２ｃはそれぞれ、ケーブル部分６８と７０の対応する光ファイバー６４aから６４ｃと６６ａから６６ｃに接続し、これに接続体５６と５８とが取り付けられている。  ファイバ６４と６６及び部材６８と７０はカップラ５０の部分ではないが、発明を明確にするために図６に含まれている。さらに、端子６０と６２は、ＧＲＩＮ（graded index of refraction）レンズのような従来のコリメータであってもよい。あるいは、別々のコリメータを含む代わりに、接続体５６と５８それぞれが単体のコリメーションレンズ（図示せず）を含むこともでき、これにファイバ６４と６６の全部が接続されている。すなわち、接続体５６の単体レンズはファイバ６４全部の端子として作用する。同様に、接続体５８の単体レンズはファイバ６６全部の端子として作用する。又は、端子６０と６２は、ファイバ６４と６６の端部を保持するためだけの非光端子であってもよい。このような非光端子を含むと、カップラ５０の複雑性やコストが減少するのだが、しばしばカップラの連結密度を減少させる。なぜなら、非平行光線は拡散し、ファイバを離れた後に直径が大きくなるからである。
【００２０】
図６で図示するように、カップラ５０もプリズム５２（ここでは図１のプリズム１０のような従来プリズム）を含んでおり、接続体５６が接続体５８の周りを回るときに端子６０と６２間の光整合を保つ。プリズム５２は接続体５６と５８間の収容体５４内に設置され、収容体５４に対して回ることができる。詳細には、ケーブル部材６８と７０のいずれか、あるいは両方の捻れ／捻れ戻りによって接続体５６が回ると、プリズム５２もまたそれぞれの端子６０とぞれぞれの端子６２間の光整合を保つため回転する。すなわち、以下に説明するように、プリズム５２は、接続体５６が端子６０と６２間の光整合に与える影響を相殺するように回る。カップラ５０は、プリズム５２を回すためにギヤ構造体（図示せず）あるいはその他の従来手段（図示せず）を含むことができる。一実施例では、プリズム５２は図１のプリズム１０と類似している。あるいは、プリズム５２の側面、上面及び底面は図８に関して以下で説明するように、円筒形収容体５４内にさらに良好にフィットするために丸形状であってもよい。
【００２１】
図４から７に図示するように、カップラ５０の操作を本発明の一実施例に従って説明する。光線６３は端子６０ｂから端子６２ｂへ伝播される。操作は反対方向へ伝播する光線６３や、他方の端子や光線と類似している（その他の光線は図示されていない）。図７で図示するように、図５との関連において説明された理由によって、接続体５６が収容体５４の中央軸７２周囲で角度θだけ回転すると、光線６３の放射部分が角度−θだけ回転する。従って、カップラ５０は光線６３の放射部分を角度θだけ反対回転させるためにプリズム５２を回す。すなわち、−θ＋θ＝０であるため、光線６３の放射部分は接続体５８に対して静止状態のままであり、端子６２ｂと整合し続ける。さらに詳細には、図４との関連において説明したように、プリズム５２は収容体の中央軸７２に対して角度θだけ回転すると、光線６３の放射部分が角度−２θだけ回る。しかし、図７のように、カップラ５０は、端子６２ｂとの整合を保つために、光線６３の放射部分を反対方向に角度θだけ回す必要があるので、端子６０ｂの回転を相殺するために、角度−１／２θだけプリズム５２を回す。すなわち、収容体５４と接続体５８に対して接続体５６が回るそれぞれの角度θに対して６０aと６０ｃ間、６２aと６２ｃ間それぞれの光整合を保つために、カップラ５０は収容体と接続体５８に対して角度−１／２θだけプリズム５２を回す。例えば、接続体５６が収容体５４と接続体５８に対して時計回りに９０度回転すると、カップラ５０は収容体と接続体５８に対して反時計回りにプリズムを４５度回す。
【００２２】
図６で図示するように、厳しい環境や高い精度を必要とする環境に適するようにカップラ５０を改良することができる。高圧力の環境に適応させるために、収容体５４の内部７４を透明な液体を満たしたり、Ｏ−リング（図示せず）を提供し、接続体５６と５８間を封止することができる。例えば、プリズム５２を亜鉛セレン化物やカルコゲナイドガラスから作ったり、透明液体にはミネラルオイルを使用することができる。そして、光整合保持のためにカップラ５０がプリズム５２を回す時の精度性を高めるため、セラミックスリーブ技術を用いて回転構造体（図示せず）を構築することもできる。
【００２３】
さらにカップラ５０のその他の実施例として、例えば、収容体５４を非筒型としてもよい。また、接続体５８を収容体５４から独立回転式としてもよい。さらに、別のタイプのプリズムやプリズム構造体を使用してもよい。
【００２４】
図８は筒形プリズム８０の端面図であり、本発明の一実施例である図６のプリズム５２の代用となることができる。プリズム８０は、筒形収容体５４内にフィットするためにプリズムが筒型になるように側面８２と８４、天面８６と底面８８が丸形状になっていることを除いて図１のプリズム１０と類似している。比較として、プリズム５２が破線で示されている。プリズム８０がプリズム５２の光学的特性を備えるため、端部（端部９０のみ図示）は平面のままであり、プリズム８０に埋め込まれている平面反射体９２から４５度傾斜している。
【００２５】
図９は、本発明の一実施例による電子光回転カップラ１００の概略図であり、符号は図６のカップラ５０の場合と共通である。カップラ１００は整合回路１０２を除いてカップラ５０と類似しており、接続体５６の回転を電子的にモニターし、プリズム５２（図６）の回転を制御する。よって、回路１０２は端子６０と６２間（図６）に、カップラ５０の機械的整合構造体（図示せず）より高い光整合性を提供することができる。
【００２６】
整合回路１０２は光センサー１０４，１０６，１０８及び１１０、制御回路１１２，そしてステッパモーター１１４を含んでいる。センサー１０４は接続体５６の外側に取り付けられており、接続体５６が回転すると回る。このように、図６との関連で説明したように、センサー１０６が収容体５４の外側に取り付けられており、収容体５４と接続体５８の回転と共に回転し、収容体と接続体５８は共に回転するように接続されている。センサー１０４と１０６は接続体５６のホームポジションと接続体５６が接続体５８に対して回転する角度を感知し、このデータを回路１１２に提供する。この角度データから、回路１１２は端子６０と６２間（図６）の光整合を保つためのプリズム回転の角度を計算し、この計算された角度でプリズム５２を回すためにモーター１１４をコントロールする。センサー１０８はプリズム５２の周りに取り付けられており、プリズムの回転と共に回る。同様に、センサー１１０は収容体５３の内部に取り付けられており、収容体と接続体５８の回転に連れて回る。センサー１０８と１１０はプリズム５２のホームポジションとプリズム５２接続体５８に対して回転する角度を感知し、このデータを回路１１２に提供する。以下で説明するように、この回路は、プリズムが何時計算された整合保持角度を回転したかを決定するためにこの角度データを使用しても、またはモーター１１４を回すステップ数を数えることもできる。
【００２７】
本発明の一実施例において、センサー１０８と１１０が、プリズム５２（図６）が接続体５８に対してホームポジションにあることを指示するまで、コントローラ回路１１２はステッパモーター１１４を回す。次に、回路１１２はセンサー１０４と１０６からの角度データを処理し、そのホームポジションから接続体５６までの角距離θを決定する。そして、接続体５６がそのホームポジションにない場合（θ≠０等）回路１１２は、端子６０と６２（図６）を光整合状態に戻すようにプリズムを回転させるための角度−１／２θを計算し、モーター１１４にプリズムを計算された角度で回転させる。回路１１２はセンサー１０８と１１０をモニターし、プリズム５２が何時計算された角度−１／２θを回転したかを決定し、その後モニター１１４を停止させる。または、回路１１２がプリズム５２を角度−１／２θだけ回すために必要なモーターステップ数を数え、その後、その数が計算されたステップ数と等しい時にモーターを停止させる。または、回路１１２はセンサー１０８と１１０を共にモニターし、モーターステップ数を数える。回路１１２はセンサー１０４と１０６のモニターを継続し、接続体５６の引き続く回転に対応して、端子６０と６２間の光整合を保つためにモーター１１２にプリズム５２を回させる。
【００２８】
図９には電子光回転カップラ１００の他の実施例が図示されている。例えば、センサー１０４，１０６，１０８と１１０は非光センサーであってもよい。また、制御回路１１２がプリズム５２を回す角度−１／２θを決定するためにセンサー１０８と１１０をモニターする場合、モーター１１４は非ステッパモーターであってもよい。
【００２９】
図１０は本発明の一実施例による電子光回転カップラ１２０の概略図であり、符号は図９のカップラ１００に関するものと共通である。カップラ１２０は、整合回路１２２が接続体５６の回転をモニターし、プリズム５２（図６）の回転をコントロールするために電子フィードバックを用いる点以外は、カップラ１００と類似している。従って、回路１２０は端子６０と６２間（図６）に整合回路１０２より正確な光整合を提供することができるであろう。
【００３０】
カップラ１２０は、他の端子６０がそれぞれに対応する端子６２と整合される際に、互いに光整合された整合端子として端子６０ｂと６２ｂを利用する。整合光線１２４は、端子６０ｂ、プリズム５２（図６）と端子６２ｂを通ってファイバー６４ｂからファイバー６６ｂへ伝播する。整合光線１２４の伝播以外は、端子６０ｂと６２ｂ、ファイバ６４ｂと６６ｂは他の端子６０と６２、ファイバ６４と６６と一般的に同じである。
【００３１】
ステッパモーター１１４に加えて、整合回路１２２は光−電子コンバーター１２６と制御回路１２８とを含んでいる。コンバーター１２６はファイバ６６ｂから整合光線１２４を受け取り、これを受取光線の強度と比例する電気信号へと変換する。受取光線１２４の強度は、端子６０ｂと６２ｂ間の光整合における誤差に逆比例し、よって、これらの端子やその他６０、６２全ての端子は、受取光線１２４の強度と電気信号値が最高のときに光整合される。よって、回路１２８がモーター１１４にプリズム５２（図６）を回させ、電子信号値を最高に保つ。一実施例において、他のカップラ１２０（図示せず）の整合のため、整合光線１２４がコンバーター１２６を超えて伝播する。また別実施例では、別整合光線がそれぞれのカップラ１２０に提供される。
【００３２】
本発明の一実施例による利用の際には、カップラ１２０の動作中に、制御回路１２８がステッパモーター１１４にプリズム５２（図６）を接続体５８に対してそのホームポジションへと回転させる。詳細には、回路１２８はモーター１１４に、整合光線を乱さない程小さい幅振でプリズムを前後に系統的に回させる。この技術はしばしば“微動”といわれる。光線の強度と結果としての変調相は、最高整合点辺りで系統的にモーター１１４にプリズム回転を微動させるエラーシグナルを引き出すために利用される。これにより、モーター１１４は可動ケーブル部材のトラッキングと、あらゆる環境でのカップラの適切な光整合の両方が可能になる。電子信号のノイズを減らすために、ファイバ６４ｂにカップリングされたトランスミッター（図示せず）は光線１２４をサイン波で変調することができ、コンバーター１２６あるいは回路１２８は、この帯域外の周波数を除くためにさらに狭いパスバンドを通してサイン状電気信号をフィルターすることができる。
【００３３】
図１１は、本発明の一実施例による電子光回転カップラ１４０の概略図であり、符号は図９と１０のカップラ１００と１２０の場合と共通である。カップラ１４０は整合回路１４２を含んでおり、これは図９と図１０それぞれの整合回路１０２と１２２とのコンビネーションである。詳細には、回路１４２は、端子６０と６２との粗い光整合のための整合回路１０２のように作動し、これら端子の高精度な整合のための回路１２２のように作動する。
【００３４】
本発明の一実施例による利用の際に、接続体５８に対してプリズム５２（図６）がそのホームポジションにあることをセンサー１０８と１１０が指示するまで、制御回路１４４はステッパモーター１１４を回転させる。次に、回路１１２がセンサー１０４と１０６からの角度データを処理し、そのホームポジションから接続体５６までの角距離θを決める。そして、接続体５６がそのホームポジションにない場合、回路１１２が端子６０と６２（図６）を粗い光整合に戻すためにプリズム５２を回す角度−１／２θを決定し、図９で説明したようにモーター１１４にプリズムを計算された角度で回転させる。次に、端子６０と６２とを高精度整合させるために、回路１４４がモーター１１４にコンバーター１２６からの信号が最高となるポジションにまでプリズム５２を微動させる。回路１４４はセンサー１０４と１０６のモニターを続け、接続体５６の引き続く回転に対応して、端子６０と６２間の光整合を保つために粗整合と精整合とを繰り返す。センサー１０４と１０６がこのような引き続く回転を表示しない場合でも、コンバーター１２６からの信号が最後に設定された最高値に達しないときには何時でも、回路１４４が精整合を繰り返して精整合状態を維持することができる。
【００３５】
図１２は図６，８，１０と１１にそれぞれに示す光回転カップラ５０，１００，１２０及び１４０を含むケーブル１５０を示している。例示として、カップラ５０を含んだシステム１５０が図示されているが、一あるいはそれ以上の数のカップラ１００，１２０及び１４０を含むシステム１５０も同様な説明が成り立つ。
【００３６】
カップラ５０に加えて、ケーブル１５０はケーブル部材６８と７０を含んでおり、これらをカップラ５０が相互接続している。それぞれのケーブル部材は光ファイバー６４と６６とを含んでおり、それぞれの対応する一対のファイバは同じ光信号を伝達する。例えば、対応ファイバ６４ａと６６ａは対応ファイバ６４ｂと６６ｂと同じ信号を伝達する。
【００３７】
利用においては、ケーブル部材６８と７０が互いに捻れると、カップラ５０は、図６との関連で述べたように対応光ファイバ６４と６６間の光整合を保つ。
【００３８】
図１３はドラム構造体１６０を示しており、本発明の一実施例による巻き上げ保存状態で図１２のケーブル１５０を収容することができる。具体的には、ケーブル１５０はドラム構造体１６０の回転ドラム１６２に巻き付けられている。ケーブル１５０を外す時、ケーブル１５０を解く方向に構造体１６０はドラム１６０を回転させる。逆に、ケーブル１５０を巻くために、構造体１６０はドラム１６２を反対方向へ回す。例えば、ケーブル１５０が船舶と潜水艇（図示せず）間に提供されている時、構造体１６０は船舶に取り付けられ、通常は、潜水艇の使用中にケーブルを解き潜水艇の使用後にケーブルを巻くためのドラム１６２を回すモーター（図示せず）を含むことができる。そして、潜水艇の使用中にケーブル１５０の過度のたるみを防ぐために、構造体１６０はまた制御回路（図示せず）を含むことができ、潜水艇が船舶に関して動く際にモーターでケーブル１５０の適度な緊張を保つ。図に示されたケーブル１５０は、二つのケーブル部材６８と７０とを相互接続する１つの光回転カップラ５０を含んでいるが、別の光回転カップラで相互接続される追加のケーブル部材を含むこともできる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】図１は従来技術によるプリズムと、プリズムへの入射光線と、プリズムからの放射光線とを図示する。
【図２】図２は０°位置にある図１のプリズムの側面図であり、プリズム内を伝播する平行光線を図示する。
【図３】図３は図２のプリズムの端面図であり、プリズムの回転と光線の放射部分の回転との関係を図示する。
【図４】図４は１８０°位置にある図１のプリズムの側面図であり、図２の平行光線を図示する。
【図５】図５は図２のプリズムの端面図であり、光線の入射部分の回転と放射部分の回転との関係を図示する。
【図６】図６は本発明の１実施例による光用回転カップラの軸方向断面図である。
【図７】図７は図６の光用回転カップラの端面図であり、対応する光端子間で光整合状態である様子を図示する。
【図８】図８は本発明の１実施例による図６のプリズムの端面図である。
【図９】図９は本発明の１実施例による電子光用回転カップラの概略図である。
【図１０】図１０は本発明の別実施例による電子光用回転カップラの概略図である。
【図１１】図１１は本発明の別実施例による電子光用回転カップラの概略図である。
【図１２】図１２は本発明の１実施例による図６と図９から図１１の光用回転カップラを採用したケーブルを図示する。
【図１３】図１３は本発明の１実施例による、図１２のケーブルを巻上げ保存することができるドラム構造体を図示する。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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