(57)【要約】【課題】  第１のユニットが第２のユニットに対して回転出来るように支持された、第１のユニットと第２のユニットの間で、変調された光学信号を送信する装置が述べられる。【解決手段】  装置は第１のユニット上の円形トラックに沿ったライトガイドと、光をライトガイドに入出射結合する第１の光カプラと、光をライトガイドに入出射結合しかつ第２のユニット上に配設されかつ光をガイドする手段に対して移動可能な第２の光カプラとを備える。高品質な送信を達成するために、ライトガイドに対する結合部材の位置を調節する手段、あるいは動圧軸受手段が設けられる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のユニット（１）が第２のユニット（２）に対して回転するように支持され、第１のユニットと第２のユニットの間で変調された光学信号を送信する装置であって、第１のユニット上の円形トラックに沿ったライトガイド（３）と、光を前記ライトガイドに入出射結合するため、前記ライトガイドに接続された少なくとも１つの第１の光カプラ（４）と、光を前記ライトガイドに入出射結合するため、前記第２のユニット上に配設されかつ前記ライトガイドに対して移動可能な少なくとも１つの第２の光カプラ（５）とを備える装置において、前記少なくとも１つの第２の光カプラ（５）がアクチュエータ（８）と、それに関連付けられた少なくとも１つのセンサー（９）と、前記光カプラの位置を調節する制御ユニット（１０）とを有し、前記少なくとも１つのセンサーが前記光カプラの位置を決定するために設けられ、その信号が前記制御ユニットに通信され、前記制御ユニットが対応する制御信号を前記アクチュエータに対して発生して、前記ライトガイドに対する前記２つのユニットの回転運動の接線に直交する少なくとも１つの軸、好ましくは２つの軸に沿った前記光カプラの位置が所定値に維持されることを特徴とする装置。
【請求項２】
前記少なくとも１つの第２の光カプラ（５）を液体又は気体媒体により、あるいは液体又は気体媒体、好ましくは空気に基づく軸受手段により、前記２つのユニットの回転運動の接線に直交する少なくとも１つの軸、好ましくは２つの軸に沿った前記ライトガイドに対する所定位置に維持するために静圧又は動圧軸受手段（１２）が設けられることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記少なくとも１つのセンサー（９）が光学センサーとして設計されることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項４】
前記少なくとも１つのセンサーが容量センサー又は誘導センサー、好ましくは差動センサーとして設計されることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項５】
少なくとも１つの基準トラック（１１）が前記ライトガイドに平行になるように、かつ前記位置センサーにより前記少なくとも１つの第２の光カプラの位置の決定に用いられるように設けられることを特徴とする請求項１、３又は４記載の装置。
【請求項６】
前記アクチュエータ（８）が前記少なくとも１つの第２の光カプラに対する電磁サスペンションとして設計されることを特徴とする請求項１及び３〜５のいずれか１項記載の装置。
【請求項７】
前記ライトガイド（３）が少なくとも２つの区分に分割され、前記区分を互いに光学分離する手段（１３）が設けられ、同じ信号を送信する２つの区分間の境界における変調信号も、変調信号の周期の持続時間と比較して小さい、わずかな通過時間差又は位相差しか持たないように、前記区分の長さと前記区分内の光の伝播方向と前記区分への各供給導線が設計されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項記載の装置。
【請求項８】
それぞれが同じ通過時間と相対する光伝播方向を有する２つの隣接する区分から成るグループが設けられることを特徴とする請求項７記載の装置。
【請求項９】
前記少なくとも１つの第２の光カプラ（５）がライトガイド用ファイバー（７）を備え、その端部が前記ライトガイド用ファイバー内をガイドされる光をある角度で偏向する役目をする少なくとも１つの面（４１、４２）を同時に有して、前記ファイバーを通って光をガイド出来ることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項記載の装置。
【請求項１０】
前記ライトガイド用ファイバー（７）が前記ライトガイドへの接線に近似的に直交して配設され、出射光の偏向角度が前記ライトガイドに対して近似的に接線方向に伸びていることを特徴とする請求項９記載の装置。
【請求項１１】
前記ライトガイド用ファイバー（７）が同時に光学センサーとして設計され、それに関して、それが前記ライトガイドの外形方向にセンサー信号を偏向する更なる面（４３、４４）を備えることを特徴とする請求項９又は１０記載の装置。
【請求項１２】
前記少なくとも１つの面がセンサー信号の波長選択偏向又は波長選択フィルタリングを行うようになっていることを特徴とする請求項１１記載の装置。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの第２の光カプラがエバネッセント場を相互に結合するために設けられることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項記載の装置。
【請求項１４】
前記少なくとも１つの第２の光カプラがプリズムとして設計されることを特徴とする請求項１３記載の装置。
【請求項１５】
前記ライトガイド（３）が好ましくは反射性を有する少なくとも１つの境界面を備えることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１項記載の装置。
【請求項１６】
前記ライトガイド（３）がミラー面を有する材料を備えることを特徴とする請求項１５記載の装置。
【請求項１７】
前記ライトガイド（３）が反射性にされた表面を有する材料を備えることを特徴とする請求項１５記載の装置。
【請求項１８】
前記反射性にされた前記表面が、反射用箔又は反射コートされた箔、あるいは、例えば電着又は真空蒸着により付着された金属層を選択的に備えることを特徴とする請求項１７記載の装置。
【請求項１９】
前記表面が多層干渉システムを備えることを特徴とする請求項１６〜１８のいずれか１項記載の装置。
【請求項２０】
前記表面に保護層が設けられることを特徴とする請求項１６〜１８のいずれか１項記載の装置。
【請求項２１】
前記ライトガイドが薄膜波又は表面波に類似の方法で波を境界層に沿って周囲の空気にガイドするように設計されることを特徴とする請求項１〜２０のいずれか１項記載の装置。
【請求項２２】
前記ライトガイドが光を出射結合する光学回折格子（６０）を備えることを特徴とする請求項１〜２１のいずれか１項記載の装置。
【請求項２３】
前記ライトガイドが光を出射結合するフレネル構造を備えることを特徴とする請求項１〜２２のいずれか１項記載の装置。
【請求項２４】
選択的に少なくとも１つの光学送信機、又は少なくとも１つの光学受信機が光カプラとしても設計されることを特徴とする請求項１〜２３のいずれか１項記載の装置。
【請求項２５】
前記ライトガイド（３）が表面コートされたファイバーを備えることを特徴とする請求項１〜２４のいずれか１項記載の装置。
【請求項２６】
前記ライトガイド（３）が外側又は内側にコートされたチューブ（５０）を備えることを特徴とする請求項１〜２５のいずれか１項記載の装置。
【請求項２７】
前記ライトガイド（３）が少なくとも１つの平面内で集光性を有することを特徴とする請求項１〜２６のいずれか１項記載の装置。
【請求項２８】
異なる光学波長で複数のチャンネルを同時に送信する手段が設けられることを特徴とする請求項１〜２７のいずれか１項記載の装置。
【請求項２９】
それぞれが異なる波長を入出射結合するために設けられた複数の第１の光カプラ（４）が前記ライトガイドの異なる位置に配設されることを特徴とする請求項２８記載の装置。
【請求項３０】
少なくとも１つの光学分離手段（１３）が波長選択性を持つように設計されることを特徴とする請求項２８又は２９記載の装置。
【請求項３１】
複数の光学分離手段（１３）が波長選択性を持つように設計され、個々の波長に対して前記光カプラの前記区分を分離する適当な位置に配設されることを特徴とする請求項２８〜３０のいずれか１項記載の装置。
【請求項３２】
前記少なくとも１つの光学送信機（１４）が偏光光を発するために設けられ、更に、好ましい偏光、好ましくは前記ライトガイドに直交する偏光された偏光を用いて光が送信されるように光路が設計されることを特徴とする請求項１〜３１のいずれか１項記載の装置。
【請求項３３】
所定の偏光を有する光を受信するために少なくとも１つの偏光選択光学受信機（１５）が設けられることを特徴とする請求項１〜３２のいずれか１項記載の装置。
【請求項３４】
複数の光学送信機（１４）が偏光光を発するために設けられ、複数の偏光選択光学受信機（１５）が設けられ、互いに同調された光学送信機及び受信機から成る複数のグループが複数チャンネルの同時送信のために形成されることを特徴とする請求項１〜３３のいずれか１項記載の装置。
【請求項３５】
前記少なくとも１つの光学送信機が偏光光を発するために設けられ、少なくとも１つの偏光選択光学受信機（１５）が設けられ、送信されるべき信号を符号化するために偏光が選択的に光学送信機自体の中、あるいは信号路の中で変調され、前記光学受信機が偏光変調を振幅変調に変換する手段を備えることを特徴とする請求項１〜３４のいずれか１項記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は互いに回転可能なユニット間で光学信号を送信する装置に関するものである。この種類の装置は好ましくはコンピュータトモグラフに採用される。
【背景技術】
【０００２】
互いに回転可能なユニット間で光学信号を送信する、特にケラレのない内径を有する種々の装置が知られている。この場合の基本的問題は、装置の周辺に沿って光を通す手段と光を入出射結合する適当な手段を設計する問題である。コンピュータトモグラフに使用するために、この種類の装置は１メートルオーダのケラレのない大きい内径を持たなくてはならない。回転中に周速は２０ｍ／ｓのオーダになり得る。それと同時に、秒当たり１ギガバイト（Ｇｂａｕｄ）以上のデータレートが可能でなければならない。
【０００３】
例えば、特許文献１は光学回転式データ送信システムを開示し、そこでは２つの対向面（１０１、１）での反射により円周に沿って光が伝播される。光を入出射結合するためにライトガイド又はガラスファイバーが設けられ、光線の収束又はフォーカスはレンズにより達成される。しかしながら、この装置は一連の欠点を有する。例えば、比較的大きい角度での多重反射により生じる光送信の減衰は比較的大きい。従って光学送信装置の大きい送信強度が必要である。更にミラー面が対向配置されるので、製作コストが比較的高い。装置の円周の回りの信号の通過時間より実質的に短い変調信号周期での広帯域データ送信は、受信機の位置が送信機に近い場合、信号のマルチパス受信が生じるために不可能である。例えば、短い光路に沿って送信機から受信された信号と、装置の円周の回りで少なくとも１回反射された信号とが同時に受信される。通過時間の差は変調信号の周期と比較して小さくなければならない。例えば、約１メートルの内径は円周の周りの約１０ナノ秒の合計通過時間をもたらす。これにより例えば、デジタル信号の送信において、２０ギガバイト（Ｍｂａｕｄ）の最大送信レートに相当する最大限５０ナノ秒のビット持続時間が達成される。
【０００４】
光学系の改良は特許文献２に開示されている。これは特に図１０において、光学信号を送信するのに特に適したトレンチを示している。これは１つの単一構成部品から成り、従って低コストで製造出来る。しかしながら、特許文献２も帯域幅制限の問題の有効な解決策を述べていない。更に、示唆されている丸くなったファイバー端部による光の入出射結合は極端に効率が悪い場合にのみ実用化出来る。従ってこの装置は小さい直径にのみ適している。
【０００５】
光学的入出射結合の改良が特許文献３に開示されている。この場合、光学信号の入射結合はミラーコートされた円筒内で２つのミラーにより行われる。出射結合に関し、トレンチ内の固定位置に更なる出射結合部材が配設される。しかしながら、入射結合ミラーが所望通りミラーコートされた円筒近くに配置出来ないので、光学送信路に沿った大きい光の減衰がここでも生じる。更に、平面ミラー面上での光ビームの避け難い広がりは効率の更なる劣化をもたらす。更に、出射結合部材の機械的構造は特別な費用を伴い、従って失敗に陥り易く、高価である。最後に、帯域幅制限の問題も解決されない。例えば、光が入射結合位置から出射結合位置まで２つの光路に沿って相対方向に通過し、最終的に受信機において一緒に評価される。ここでも、変調信号の周期の持続時間が装置の円周の回りの光の通過時間より実質的に小さくなければならないという制限が適用される。
【０００６】
特に高い光学効率を有する装置が特許文献４に述べられている。この場合、ビームのフォーカスはレンズ系を用いて達成される。しかしながら、このシステムは非常に高い費用を伴い、製造費用が高く、小さい直径にのみ適している。更に、ここでも帯域幅の問題が解決されない。
【０００７】
送信路による減衰を低減し、送信可能な帯域幅を増加するために複数の短い区分に沿った送信が特許文献５に提案されている。低減された減衰は短くされた区分により達成される。ここで、最大帯域幅は区分長に反比例する。従って、より広い帯域幅はより短い区分を用いて達成される。しかしながら、これについては円周全部を被うために相応する多数の光学送信機及び受信機が必要である。従って、システムのコストが帯域幅に比例して増加する。
【０００８】
特許文献６は広帯域幅を可能にする広帯域信号送信のための装置を述べているけれども、高送信品質を有する送信について何も示していない。特許文献６の内容は本書類に引用して援用する。
【０００９】
特許文献７は光結合用の代わりの装置を述べている。ライトガイド用ファイバーに光を入出射結合するために、周囲より高い屈折率を有する結合媒体がファイバーコアに直接接触するように配置される。これについては、ファイバー内で結合媒体まで搬送される光の偏向が生じる。この配置は結合媒体がファイバーコアと直接接触しなければならないという決定的な欠点を有する。従って、このシステムはある固定された位置での結合に専ら採用される。しかしながら、この種類のシステムは送信機と受信機が互いに移動するような配置にはほとんど使用できない。それは、この場合、結合媒体が通常は細くて敏感であるファイバーコアに沿って高速で摺動しなければならないからである。
【００１０】
この種類の装置は非特許文献８に述べられている。この場合、遮断の役目をするプリズムがファイバーコアから上方に出来るだけ小さく離れて配置される。これについては妥当な度合いの結合効率を達成するためにプリズムとファイバーコアの間の距離は光の波長と同じ規模のオーダを持たなければならない。しかしながら、従来の高精度軸受けでは、配置全体が小さい寸法である場合にのみこの精度が達成される。従って、今のところこのシステムは、例えば１．５メートルの直径と２０ｍ／ｓに昇る周速を有するコンピュータトモグラフには採用出来ない。
【特許文献１】米国特許第４１０９９９７号明細書
【特許文献２】米国特許第４５２５０２５号明細書
【特許文献３】米国特許第４５５５６３１号明細書
【特許文献４】米国特許第４９３４７８３号明細書
【特許文献５】米国特許第６１０４８４９号明細書
【特許文献６】独国特許第１９５４３３８６Ｃ１号公報
【特許文献７】米国特許第４９６２９８６号明細書
【非特許文献８】Ｓｐｒｉｎｇｅｒ Ｖｅｒｌａｇ（ベルリン）から１９７９年に発行されたＴａｍｉｒ著の「Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｏｐｔｉｃｓ」の第８７頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、光学減衰の小さい信頼性のある送信が、大きい直径と高い機械的移動速度と高データレートに対して可能となるように、互いに回転可能な２つのユニットの間で光学信号を送信する、比較的低コストの装置を設計する目的に基づく。更に、本発明を特別に展開する目的は、装置の円周の回りの光の伝播時間と比較して小さい周期を有する信号でさえ送信出来るように装置を設計することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この目的の達成は独立請求項に提示される。更に、本発明の展開は従属請求項の主題を形成する。
【００１３】
本発明による装置は第１のユニット上の円形トラックに沿って配設されたライトガイドを備える。ここでは単純化のために１つのライトガイドのみ説明する。もちろん、それぞれが１つのライトガイドを有する、本発明による複数の配列を並行に配設してもよい。光をライトガイドに入出射結合する少なくとも１つの第１の光カプラがライトガイドに接続される。少なくとも１つの光学送信機又は受信機がこれらの第１の光カプラの少なくとも１つに接続される。送信機と受信機のどちらがライトガイドに接続されるべきであるかは所望の送信方向により決定される。光がライトガイドから離れるように送信される場合、送信機が設けられ、他の場合は受信機が設けられる。もちろん情報の送信のために光学送信機は変調信号を用いて変調出来る。
【００１４】
更に、第１のユニットに対して回転可能なように支持された第２のユニットが設けられる。ここでは２つのユニットが互いに相対運動を行うものと見なされ、回転又は固定されたユニットがどれかについては単に位置基準の問題であるので言及しない。この第２のユニットに少なくとも１つの第２の光カプラが割り当てられ、これは第１のユニットに対する第２のユニットの回転により、ライトガイドに対して所定のトラックに沿って移動する。これらの第２の光カプラの少なくとも１つには第１の光カプラの送信機又は受信機を補完するように選択的に光学送信機又は受信機が設けられる。
【００１５】
本発明によれば少なくとも１つの第２の光カプラは能動的位置調節ユニットを有する。この位置調節ユニットは正確に光カプラを位置決めするアクチュエータと、ライトガイドに対する光カプラの位置を決定するセンサーと、センサー信号とそれに対応するアクチュエータの制御とを評価する制御ユニットとを備える。光カプラの位置の調節は回転運動への接線に直交する少なくとも１つの軸、好ましくは２つの軸に沿って行われる。これについては、選択的にライトガイドの上の光カプラの高さ、あるいは光カプラとライトガイドの間の横方向間隔が一定値に維持される。この位置調節により、いわゆる「ささやき回廊モード（ＷＧＭ）」においてミラートレンチに対する準平行な光の伝播を可能にするために極めて平坦な角度で、即ちライトガイドへの接線にほとんど平行に光を入射結合することが初めて可能になる。あるいは位置の調節は回転軸又は傾斜軸を伴ってもよい。このように、特にライトガイドの接線に平行に入射結合光線を合わせることが結合減衰に極めて大きい影響を与える。光カプラが横方向偏向手段を持たない場合、ライトガイドと光カプラの軸の平行性が極わずかずれても信号の中断をもたらす。そのような場合、平行性の調節は特別な利点を有する。そのような位置調節は、機械的製作ばらつきと、機械的運動から生じるばらつきを補償するために、例えばコンピュータトモグラフに採用されるような互いに回転可能な大きい直径の２つのユニットには特に必要である。この位置調節を用いて実質的に一定の減衰がトラックに沿って達成される。これに代わり、あるいはこれに加えて、受信信号振幅の一定性の調節を行ってもよい。例えば、ライトガイドの中心に対する横方向位置決めが第１の調節回路を用いて達成することも出来る。そうすれば、第２の調節回路は受信信号振幅に従って高さの位置決めを実行し、その場合、更に安全性をモニターすれば光カプラとライトガイド間の衝突を回避することになる。
【００１６】
例えば磁気的又は圧電アクチュエータのような電気的アクチュエータの代わりに、他のアクチュエータ、例えば空気式又は油圧式アクチュエータも考えられる。同様に、調節回路のセンサー又は部材は電気式である他に、空気式又は油圧式として設計してもよい。
【００１７】
本発明のもう１つの変形は静圧又は動圧軸受手段を備える。これについては、少なくとも１つの第２の光カプラが静圧軸受又は動圧軸受によりライトガイドに対して１つ又は２つの軸に沿って位置決めされる。
この種類の静圧又は動圧軸受は薄い気体膜又は液体膜、好ましくは２つの平面表面の間にある空気膜に基づいている。膜は高い剛性を有し、従って力が大きく変化しても小さい間隔変化しかもたらさない。
【００１８】
気体膜の場合、好ましくは窒素、あるいはより好ましくは希ガス等の不活性ガスが用いられる。膜形成材料又は気体は好ましくは光学送信に使用される波長において透明、即ち非吸収性である。これについて、ライトガイドへの媒体の浸透は送信との干渉を生じない。同様に、例えば外部汚染の無いようにライトガイドを保ち、あるいはそれをきれいにするために意図的に媒体をライトガイドに導入してもよい。
【００１９】
更なる適当な媒体はまた、装置の動作温度において気体状態に変化する液体である。これらについて、システムの同時冷却が、困難な条件の下でも可能である。
【００２０】
静圧軸受手段の場合、軸受は好ましくは小さいポンプ又は加圧された気体容器により供給される。ここでは媒体は２つの平面軸受面の間に押し入れられる。そのような軸受は小さい間隙と軸受面の高表面仕上げのおかげでほんのわずかな量の気体又は空気しか消費しないので、供給は低コスト手段を用いて実行出来る。
【００２１】
この代替として、動圧軸受手段の場合、２つのユニットの相対運動により生じる空気流により供給が行われてもよい。この場合、軸受機能はこの流れによりもたらされる（動圧パラドックス、ベルヌーイ効果）。これに関し、好ましくは、運動により生じる空気流をガイドする手段が軸受面の間に設けられる。もっとも簡単な場合、空気ガイド部材は適当なやり方で空気流の一部を偏向する簡単な空気ガイドプレートから成る。同様に、もっと複雑な実施例も考えられ、例えば、空気流から大小の邪魔な粒子をなくすフィルターを更に含んでもよい。例えば空気速度が実質的に運動速度とは独立になるようにする配置も随意に選択出来る。例えば、増加する運動速度における空気流速の独立性は空気乱流の増加に備えた部材により達成してもよい。低速度の場合に対して、この種類の軸受はもちろん緊急運転性を持たなければならない。これらは例えば静圧実施例と更に組み合わせることにより達成出来る。
【００２２】
動圧又は静圧軸受手段と、軸受手段の能動的調節との組み合わせは特別な利点を有する。これは例えば同じ軸に、あるいはまた補助的方式として異なる軸に特に精密に合わせるために適用される。例えば軸受手段の調節は動圧又は静圧軸受手段内の空気流又は空気圧を制御することにより行なってもよい。この組み合わせは更に挿入された調節により高精度性も備えた機械的に頑丈なシステムをもたらす。これについて、特に空気の温度と湿度の変動や、速度の変動から生じる空気軸受の間隙のばらつきに対する補償が行われる。
【００２３】
本発明の更なる好都合な実施例において、センサーは光学センサーとして設計される。例えばそれは最適距離に対応する焦点において最小の大きさを有する光源像の大きさを測定するようになっていてもよい。この種の方法は例えばＣＤ再生機器における焦点合わせに使用される。
【００２４】
本発明の更なる好都合な実施例において、センサーは選択的に容量又は誘導センサーとして設計される。このことに関し、センサーは好ましくは２つの信号間の差を評価するための差動センサーとして設計される。
【００２５】
本発明の更なる好都合な実施例はライトガイドに平行な基準トラックを備える。この基準トラックはライトガイドの正確な位置を決定するセンサーにより、また第２の光カプラを調節する測定信号として使用される。
【００２６】
本発明の更なる好都合な実施例において、アクチュエータは少なくとも１つの第２の光カプラの電磁サスペンションとして設計される。この種類の電磁サスペンションは光カプラを少なくとも１つの軸で支持又は位置決めするが、随意ではあるが２つの軸で支持又は位置決めしてもよい。好ましくは、カプラ部材は電磁サスペンションに組み込まれる。この組み込みは極めてコンパクトな構造部品を達成することを可能にする。更に、これは可動質量を特に小さくし、従って高速調節が可能になる。好都合な方式として、アクチュエータは光カプラの１つの可動部品のみを移動し、従って、例えば光を供給するために存在するライトガイドを移動する必要はない。これは例えばコリメータの形式の光カプラ全体、あるいは光カプラの１つの単レンズのみが可動であることを意味する。
【００２７】
本発明のもう１つの好都合な実施例において、本発明に従って、ライトガイドは少なくとも２つの区分に分割され、区分を互いに光学的に分離するための手段が設けられる。光学分離は例えば区分間に配設された吸収材料を用いて行われても、例えばミラー、回折格子又は散乱材料による区分間の光の偏向により行われても、あるいは光学信号の方向分離により行われてもよい。
【００２８】
更に、区分長や区分内の光の伝播の方向は、同じ信号が送信されているどの２つの区分間の境界においても、変調信号がわずかな通過時間差又は位相差しか示さないような寸法になっている。これらの差は変調信号の周期の持続時間と比較して小さくなるように意図されている。例えば、光学送信機から光学受信機までの信号の合計信号通過時間もまた区分の境界においてわずかな差にしかならない。このことは広帯域信号送信を保証するために必要である。３６０度の回転範囲全体にわたり送信が妨害されないためには上記の条件が２つの隣接する区分間の接続位置の全てに適用されねばならない。
【００２９】
もちろん本発明による装置では、複数の信号も同時に送信出来る。上記の条件がこれらの信号のそれぞれに対して満たされることが必要なだけである。異なる信号間の関係は所望通りでよい。
【００３０】
複数の区分間の分離（吸収体）はまた反射性の悪い遮断位置となるように設計される。ここには送信信号振幅をモニターする例えばモニター受信機を配設してもよい。この分離は波長とは独立になるように設計してもよい。好ましくは、それは薄いシートとして設計される。
【００３１】
本発明の更なる好都合な実施例において、それぞれが等しい長さと相対する光伝播方向とを有する２つの隣接するライトガイドから成るグループが設けられる。最も簡単な場合、上記のような配置全体はそのようなグループを１つだけ備える。しかしながら、同様に、複数のそのようなグループが円周に沿って配設されてもよい。１つのグループの両区分が同じ長さを有する限り、それらはそれぞれ異なる区分長を有してもよい。例えば、異なる区分長の取り付けを簡略化する設計上の理由で異なる区分長が設けられてもよい。複数の区分への細分化はまた、データが隣接する区分とは独立に各区分内で送信されるという利点を提供出来る。これは、これに対応したより高い総合データレートを達成出来ることを意味する。例えば、４つのグループの配置が全円周に沿って設けられた場合、４つの信号の同時送信により総合データレートは何倍も増加出来る。
【００３２】
このことに関し、ライトガイドは偶数数の区分に細分化すると好都合である。偶数数の区分は対称性のためにその配置を特に容易に実用的にする。２区分では特にコスト上有利な設計が得られる。２区分について区分境界における一定の通過時間を達成するために、これらは同じ長さを持たねばならず、また反対の光伝播方向を持たねばならない。２区分の場合、入射結合位置から１８０度、即ちその反対側にある位置に吸収体が配設される。第１のユニットに入射結合される光の場合、これは吸収体が２つのユニットの回転軸の回りで１８０度ずらされることを意味する。第２のユニットに入射結合される（またそこから第１のユニットに送信される）光の場合、吸収体はミラートレンチに対する第２のユニットの回転運動に従うように採用される。この吸収体も第２の光カプラに関して述べたように、例えばその軸受調節により、あるいは静圧又は動圧軸受手段を用いて所望の位置に維持してもよい。
【００３３】
本発明の更なる好都合な実施例において、ライトガイド用ファイバーを備える少なくとも１つの第２の光カプラが設けられる。このファイバーの端部はライトガイド用ファイバー内でガイドされた光を横方向に偏向する役目をする面を有する。この面における偏向により、光はライトガイド中をガイドされ続けられるような角度で偏向することが出来る。もちろん、この実施例では、光学系の相反性のため、ライトガイド内でガイドされた光の光ファイバーへの入射結合も可能である。更なる最適化のために、ファイバーはライトガイドの外形に合わせることも随意に出来る。このことに関し、光は出来るだけ大きいライトガイド表面に対し入射結合される。光を偏向するために、表面は異なる屈折率に基づく全反射による偏向に適合させてもよいが、反射性を持たせても、回折格子を含んでもよい。
【００３４】
本発明の更なる好都合な展開はライトガイド用ファイバーがライドガイドへの接線に近似的に直交するように配設されることにある。更に、出射光の反射角はライトガイドに対してほとんど接線方向に伸びていると好都合である。
【００３５】
更に、ライトガイド用ファイバーは同時に光学センサーとして使用してもよい。このことに関し、好ましくは、ライトガイドの外形の方向にセンサー信号を偏向するために更なる面が設けられる。この組み込みにより、必要部品数を減らすことが出来る。更に、努力を要する２つの部品の正確な相対調節が不要になるので機械的調節が簡略化される。
【００３６】
もう１つの実施例において、センサー信号が波長に関して選択的に偏向又はフィルターされるように少なくとも１つの更なる面が作られる。この波長選択性のために、種々の方向の選択が簡単な方式で達成出来る。
【００３７】
本発明の更なる好都合な展開によれば、エバネッセント場を互いに結合するために少なくとも１つの第２の光カプラが設けられる。エバネッセント場の結合により、ライトガイドへの非接触の入出射結合が短い範囲で可能である。
【００３８】
エバネッセント場を互いに結合する第２のライトガイドは好ましくはプリズムとして設計される。この結合に関し、この種類のプリズムなら好ましくはライトガイドの上の二分の一波長のオーダの距離、即ち数ミリメートル又は数ナノメートルにおいてガイド出来る。
【００３９】
本発明のもう１つの実施例において、ライトガイドは好ましくは反射性を有する少なくとも１つの境界面を有する。そのような境界面の少なくとも１つでの反射により、ライトガイドの好ましくは円形外形に沿った光の調和されたガイドが可能である。
【００４０】
本発明のもう１つの実施例において、ライトガイドはミラー面を有する少なくとも１つの材料を備える。例えば、それはミラー仕上げ面を有する金属基材内のトレンチとして設計してもよい。ミラー仕上げ面を得るための仕上げ処理は例えばダイヤモンド工具を用いて行ってもよい。
【００４１】
本発明の更なる実施例において、ライトガイドはミラー仕上げ面を有する少なくとも１つの材料を備える。例えば、ミラー状特性を有する更なる層がライトガイドにコートされる。この種類の層は例えば電気メッキ又は真空中での蒸着により付着してもよい。コーティング材料として特に金が最適であるが、なぜなら、それが、市場において光学部品が低コストである１３マイクロメートルの波長において非常に高い一定の反射率を有するからである。これにより、更に、極めて耐腐食性の表面コーティングを得ることが出来る。
【００４２】
本発明の改良された実施例において、反射面は選択的に反射性の箔、あるいは反射コートされた箔により得られる。この種類の箔は安く製造出来、また選ばれた基材、例えばプラスチック又は金属の基材に簡単に付着出来る。この代替として、表面を反射性にするために反射層を電気メッキ又は真空蒸着により付着してもよい。特に高度の反射がこの種類のコーティングを用いて達成出来る。
【００４３】
本発明の更なる好都合な実施例は多重干渉層のシステムを有する表面を特徴とする。これにより、好都合なやり方で、選択波長に依存する反射光線が得られる。例えば、この手段により、本発明のライトガイドは、好ましくは信号送信に用いられる波長は透過するが、周囲からの迷光は透過しないように設計できる。ここでは、所望しない光の特に高度の抑制が、特に開いたライトガイドにおいて達成出来る。更に、異なる波長を有する複数チャンネルを送信する場合、選択波長に依存する反射が達成される。
【００４４】
本発明のもう１つの実施例によれば表面は保護層を有する。この種類の保護層は例えば汚染、あるいは酸化等の化学変化さへ防止または遅らせることが出来る。この保護層は好ましくは、下にある反射層の反射性をできるだけ損なわず、また送信されるべき光の減衰を出来るだけ小さくするように設計される。
【００４５】
本発明の更なる好都合な実施例によれば、ライトガイドは少なくとも片側に空気との境界面を有し、その中で薄膜波又は表面波に似た波がガイドされる。この種類の波はライトガイドの境界層において周囲の媒体まで広がり、カプラにより外側に入出射結合できる。好都合な方式としてプリズムが結合に採用される。
【００４６】
本発明のもう１つの実施例において、光を出射結合するために光学回折格子がライトガイドに付けられる。この種類の光学回折格子は特に容易にかつ省スペースで組み込むことが出来る。この種類の回折格子を用いれば、種々の区分間の分離が、例えばそれが境界においてライトガイドの外に光をガイドするときに同時に達成出来る。更に、これらの回折格子は波長選択性を持つように設計され、従って、異なる波長は異なる場所で遮断される。これにより、多チャンネル信号送信は最小スペース内の波長多重化動作として達成出来る。
【００４７】
本発明の更なる実施例はライトガイドにおいて光を出射結合するフレネル構造を備える。この種類の構造は特にコスト上有利な方式で最新の整形技術を用いて達成出来る。
【００４８】
本発明の更なる好都合な実施例において、選択的に光学送信機又は光学受信機が同時に光カプラとして設計されてもよい。例えば、光学受信用の光学受信機が後に続く光カプラを用いる代わりにフォトダイオードを第１又は第２のユニットに直接組み込むことが出来る。それは従って光学受信機と光カプラの機能的特徴を組み合わせる。同様に、例えばレーザダイオード又はＬＥＤを第１又は第２のユニットに選択的に組み込んでもよい。それは従って、光カプラと光学送信機の機能的特徴を組み合わせる。
【００４９】
本発明の更なる実施例は反射性にされた表面コーティングを有するファイバーから成るライトガイドを備える。外側に例えば金又は多重干渉層のシステムが設けられたこの種類のファイバーは、続いて、予め作られたトレンチ又は別の基材に付着又は接着される。これにより、反射性は最早トレンチ表面ではなく、ファイバーの極めて平滑な表面により決定される。これにより、ファイバーが経済的に製造され、それと同時に第１のユニットの通常は大きい機械加工費用が低減されるので、製作コストをかなり低減出来る。
【００５０】
本発明のもう１つの実施例において、ライトガイドは外側又は内側を反射性にされたチューブを備える。この種類のチューブは前に述べたファイバーと同様に用いてもよく、同じ利点を提供する。
【００５１】
本発明の更なる好都合な実施例は少なくとも１つの平面内で集光性を有するライトガイドを備える。それにより光ビームの広がりを小さく出来、あるいは光ビームは更に収束できる。
【００５２】
本発明の更なる好都合な実施例は送信用に異なる光学波長を供給することにより複数チャンネルの同時送信に用いてもよい。信号の波長選択発信と信号の波長選択受信によりこれらは互いにはっきりと分離出来る。
【００５３】
複数チャンネルの波長選択送信に対する特に好都合な実施例は、特に複数の第１の光カプラがライトガイドの異なる位置に配設されるときに得られる。好都合な方式として、分離手段は対応する位置において波長依存性であるように設けねばならない。同様に、好都合な方式として、第２の光カプラが第２のユニットの異なる位置に適宜配設される。この異なる位置での配設は光カプラの機械的取り付けを簡略化し、光学部品の費用を低減する。
【００５４】
更に、好都合な方式として、少なくとも１つの光学分離手段は波長選択性を持つように設計される。
【００５５】
好ましくは複数の光学分離手段は波長選択性を持つように設計され、また個々の波長に対する区分境界に対応する両方の位置に配設される。この設計は、異なる位置での光カプラの配設に必要なように、例えば区分境界の波長に独立な異なる配置を可能にする。
【００５６】
本発明のもう１つの好都合な実施例によれば、偏光光がライトガイドに送信される。測定によれば、多くのライトガイドは一定の偏光を有する光を特に低減衰で透過することを示した。例えばライトガイドとしてミラー仕上げのトレンチで用いられるように、例えば金属面に直交する偏光を有する光の送信が特別な利点を有する。好ましくは、偏光光は偏光光源（１４）により作られる。しかしながら、光路に偏光フィルターを設けることも可能である。これらは例えば光カプラに組み込んでもよい。
【００５７】
本発明の更なる好都合な実施例において、少なくとも１つの偏光感知受信機が設けられる。あるいは偏光フィルターを受信機の前に配設してもよい。非偏光光源が信号発信に用いられる場合、偏光に依存して光は異なる減衰で、またしばしば異なる通過時間で伝播される。
【００５８】
偏光選択性受信機を用いれば、所定の通過時間又は所定の減衰を有する一定の偏光を選択することが可能となる。これにより、実質的に位置に独立な振幅と、最小の信号歪が得られる。
【００５９】
本発明の更なる好都合な実施例は偏光光を発する複数の光学送信機（１４）と、同時に偏光光を受信する複数の偏光選択性の光学受信機（１５）を備える。この場合、偏光が合わされた複数グループの光学送信機及び受信機が形成され、従って、信号送信がグループ内で生じるが、他グループの受信機には信号は送信されない。これにより多数のチャンネルが、異なる偏光を用いて同時に送信出来る。
【００６０】
本発明のもう１つの実施例において、信号送信は偏光の変調により行われる。これに関し、好ましく偏光光を発するために少なくとも１つの光学送信機（１４）が設けられる。更に、送信機の偏光を変調する少なくとも１つの手段が選択的に送信機自体、あるいは送信機と受信機の間に設けられる。偏光変調を評価するために偏光の変化を振幅変調に変換する手段を有する光学受信機が設けられる。これは例えば簡単な偏光フィルターでもよい。
【００６１】
本発明によれば、従属特許請求項の実施例は特許請求の範囲における請求項１の前文により定められる光学送信路を改良するための独立の発明として使用してもよい。このことは請求項１又は２と呼ばれる請求項に特に適用される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６２】
以下において、本発明は、一般的な発明概念を限定しないで、実施例の助けを借り、また図面を参照して例として説明される。
【００６３】
図１は本発明による装置の断面を模式的に示す。この場合、第１のユニット（１）と第２のユニット（２）は回転軸（６）の回りで回転するために支持された、中心孔を有する円板として示す。ライトガイド（３）はここでは例として内側にミラー面を有するトレンチとして示す。それは第１のユニットの周辺全体を囲んで伸びている。このトレンチには第２のユニット（２）上に配設された第２の光カプラ（５）が係合する。この光カプラはライトガイド内でガイドされた光をタップオフし、ライトガイド用ファイバー（７）によりそれを中継する。動圧軸受手段と動電型軸受調節手段がライトガイドと第２の光カプラを１つの軸に正確に合わせるために設けられる。動圧軸受手段は第１の軸受面（２１）と第２の軸受面（２０）の間にこの２つのユニットの相対運動により形成された薄い空気膜に基づく。バックアップの目的で例えば空気をガイドする付加的手段を設けてもよい。更に、例えば加速又は制動段階の間がそうであるように、十分な空気膜がない低速においてもガイド基準を保証するために装置が緊急運転性を有することが好都合である。更に、正確な位置決めを可能にするために、２つのユニット間の距離を決定するセンサー（９）が設けられる。このセンサーは、今の場合第１の軸受面（２１）と同一である基準トラック（１１）に対する距離を感知する。センサーの出力信号は制御ユニット（１０）により更に処理され、第２の光カプラの位置を正確に調節するアクチュエータ（８）に供給される。
【００６４】
図２は本発明による装置の平面図を模式的に示す。第１のユニット（１）は環状ライトガイド（３）を受ける役目をする。このライトガイドは例えば内側にミラー面を有するトレンチである。第２のユニット（２）は回転軸（６）の回りで第１のユニットに対して回転する。第２のユニットは第２の光カプラ（５）を含む。今度は、第１のユニットから第２のユニットへ、あるいは第２のユニットから第１のユニットへの２つの透過方向に関して動作方式を別個に説明する。
【００６５】
第１のユニットから第２のユニットへの送信：送信機（図示せず）からの光は変調信号に対して同じ位相で２つの第１の光カプラ（４ａ、４ｂ）によりライトガイド（３）の中に供給される。第１の光カプラ（４ａ）からの光は図解の左側に沿って吸収体（１３）まで通過する。それと同時に、第１の光カプラ（４ｂ）からの光は右側に沿って吸収体（１３）まで通過する。吸収体は入射結合位置に関して対称に配設され、従って、両側の光路（３２）は同じ長さを有する。光のタップオフは第２の光カプラ（５）により行われ、この第２の光カプラはライトガイド（３）のトラックに沿って回転軸（６）の回りで回転するように支持され、タップオフされた光を光学受信機に供給する。単純化するために光学受信機も示さなかった。
【００６６】
図３に特許文献５の先行技術を参照して帯域幅制限の問題を図解する。そこでは回転軸（６）の回りで回転する第２のユニット（２）からの光は第１のユニット（１）に送信される。光の放射は第２の光カプラ（５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅ）によりもたらされる。これらの光カプラにより放射された光はライトガイド（３）に係合する場合、第１の光カプラ（４）に送信される。例えば、反時計方向の回転中に第２の光カプラ（５ａ）が丁度ライトガイドを離れ、第２の光カプラ（５ｂ）がライトガイドに入るときに問題を生じる境界事例が起こる。この境界事例において全ての第２の光カプラは１つの光源から同じ位相で供給されるので、第２の光カプラ（５ａ）からの光は最短路に沿って第１の光カプラ（４）まで通過する。しかしながら、他の第２の光カプラ（５ｂ）からの光はライトガイド区分（３）全体に伸びる光路長に沿って伝播しなければならず、従って第１の光カプラに遅れて入る。例えば空白内径を有するコンピュータトモグラフにおいて、ライトガイドが円周の四分の一にわたり伸びている場合、これは０．８メートルの光路長に相当する。光速で伝播する光波の時間遅れは約２．６ナノ秒である。今、実質的にもっと短いパルス持続時間を有する信号が送信されたら、これは二重に受信された信号をもたらし、あるいは信号が重なった場合、歪や改変をもたらす。データ信号を用いた明瞭なデータの送信は、ビット幅がこの通過時間より実質的に大きいときにのみ可能である。この例では、１０ナノ秒より大きいビット幅、即ち１００Ｍビット／ｓのデータレートを有するデータなら、送信がまだ可能であろう。上記の他の現状技術の具体化においては、ライトガイドは通常は円周全体に沿って配設され、また通常は第２の光カプラが１つのみ設けられ、従って、通過時間差は装置の円周により決定される。数センチメートルの直径を有する非常に小さい装置では帯域幅制限はしばしば重要性を持たない。
【００６７】
図４は第１のユニットから第２のユニットへの光学信号の送信を模式的に示す。光学送信機（１４）は例えばライトガイド用ファイバー（７）により第１のユニット（１）に送信されるべき変調された光学信号を発生する。そこからもう１つのライトガイド用ファイバー（７）により評価用の光学受信機（１５）に光学信号を送信する第２のユニット（２）に対して結合が行われる。
【００６８】
図５は同様に、しかし前の図の方向と反対の方向に、第２のユニットから第１のユニットへの光学信号の送信を示す。
【００６９】
図６はライトガイド（３）に対する第２の光カプラ（５）の位置を決定する容量センサーを例として図解する。第１の容量センサー面（２２）と第２の容量センサー面（２３）は第２の光カプラに、あるいはそれに接続された部材に固定される。この実施例では、ライトガイド、あるいは例えばライトガイド用の基材のようなライトガイドの下に配置された表面は導電性を持つように設計しなければならない。ライトガイドに対する第２の光カプラの位置を決定するために、第１の容量センサー面とライトガイドの間、及び第２の容量センサー面とライトガイドの間の容量が決定及び評価される。この種類の容量センサーはライトガイドと第２の光カプラとは独立であるように設計してもよい。一平面内の位置を決定するためには容量センサーは１つのみ持てばよい。同様に、それが好ましくはＵ又はＶ字状トレンチに沿って伸びて専ら位置を決定する役目をしてもよい。好ましくは、このトレンチは互いに直交する２つの表面を有する。
【００７０】
図７は更なる容量基準面（２４）が設けられた容量センサーの特に好都合な実施例を示す。第２の光カプラに対して可動のライトガイドは通常は電気測定に対して接触することが出来ないので、更なる容量センサー面は、この場合、基準目的で使用してもよい。
【００７１】
図８はライトガイド（３）に対する第１の容量センサー面（２２）と第２の容量センサー面（２３）と容量基準面（２４）の容量を有する電気的等価回路を示す。ライトガイドは直接接触できないので第１の位置を決定する測定は第１の接触点（２５）と基準接触点（２７）の間で行われる。第２の位置を決定する測定は第２の接触点（２６）と基準接触点（２７）の間で行われる。出来るだけ大きい測定信号を得るために、容量基準面（２４）により形成される容量は出来るだけ大きくなるように選択される。ガイドの中心位置は接触点（２５、２６）と基準接触点（２７）の間の容量差を評価することにより容易に決定出来る。容量の絶対値はトレンチの真中の上の絶対高さの尺度である。
【００７２】
図９はアクチュエータに組み込まれた第２の光カプラの特に好都合な実施例を示す。光路（３２）はビームのガイド又は整形のための光学系、例えばコリメータからミラー（３１）を介してここでは図示しないライトガイドの方向に伸びている。もちろん、光路は反対方向に伸びていてもよい。ミラー（３１）は支え（３３）に取り付けられる。永久磁石（３４）とコイル（３５）の磁場によりガイド又は支持が行われる。ここで示す実施例はライトガイド又は光源の、あるいはライトガイドから離れて面するコリメータ側にある受信機の機械的遮断という利点を提供する。しかしながら、実質的により低い結合減衰を得るために、コリメータとミラーの代わりに導波路を採用してもよい。この実施例はまた塵埃により容易に汚染され難い。
【００７３】
図１０にアクチュエータに組み込まれた光カプラの更なる実施例を示す。この実施例は図９のものに類似している。しかしながら、少なくとも１つのコイル（３５ａ、３５ｂ）により発生された磁場をガイドするために少なくとも１つのヨーク（３６）が設けられる。
【００７４】
図１１に光学的位置センサーを示す。この種類の位置センサーは、第２のライトガイド（５）がそうであるように、ライトガイド（３）に密着して伸びていると好都合である。それは図示しない光源から少なくとも１つの波長の光が供給される光学的導波路（４０）を備える。第１のセンサー面（４３）又は第２のセンサー面（４４）の、ライトガイドのそれぞれの境界に対する近接度によって、光がより強く、あるいはより弱く反射される。反射光の強度の評価は図示しないセンサーユニットにおいて行われるが、これは複数の波長の場合、波長選択的評価も行う。例えば、第１のセンサー面（４３）を第１の波長で動作し、一方、第２のセンサー面（４４）を第２の波長で動作してもよい。このために、好ましくは波長選択フィルターが出射面に配設される。強度を評価するようになっている以外に、この配置は、反射光の偏光が距離に従って変化するように設計してもよい。図１１にセンサーを側面図で示し、この下に平面図で示す。このセンサーはまた９０度回転して光カプラとして用いてもよい。この場合、第１のセンサー面（４３）は第１の結合面（４１）に対応し、第２の結合面（４４）は第２のセンサー面（４２）に対応する。
【００７５】
図１２は位置センサーと組み合わせて１つのユニットにした第２の光カプラを示す。ここでは、前に示した図面の他に、情報送信のために光をライトガイドに入出射結合するための第１の結合面（４１）と第２の結合面（４２）が設けられる。両方向に光をライトガイドに入出射結合するために、第１の結合面と第２の結合面が互いに直径方向に対向するように配設されると好都合である。
【００７６】
明瞭に図解するために、図１３は図１２の第２の光カプラの斜視図である。
【００７７】
図１４は光結合と光偏向の原理を図解する。例えば、光学結合に対し、ライトガイド（３）の種々の方向にガイドされる光は第２の光カプラ（５）において選択的に偏向される。偏向は好ましくは屈折により行われる。このようにして光はライトガイドに入射出射結合される。描かれた光線は物理的ビーム路に正確には対応しないが、信号の搬送を模式的に正しく表す。
【００７８】
図１５は組み込まれた光学的位置センサーを有する第２の光カプラの構成と組み込みを模式的に示す。第２の光カプラ（５）はコイル（３５）により適当に制御されることにより移動可能であるように、また調節可能な高さを持つように配設される。ライトガイド（３）からの光ビーム（３２）のガイドはビームのガイド又は整形のための光学系（３０）において第２の光カプラ（５）により行われる。このシステムは光を例えばライトガイド用ファイバーの中に搬送出来る。しかしながら、同様に、ビーム整形システムを何も追加せずに、ライトガイド用ファイバーを直接この位置に配設することが可能である。もちろん、光は反対方向に送信してもよい。正確な位置を決定するために、光は位置センサー送信機／受信機（４７）から、ビーム路に置かれた波長選択性ミラー（４５）により第２の光カプラ（５）の方向に偏向され、既に述べたように、光はこの第２の光カプラにより位置決定のためにライトガイドに入射結合される。位置に依存して反射された光（４６）は第２の光カプラと波長選択ミラーを介して評価用の位置センサー送信機／受信機（４７）まで戻される。これにより今度は光強度から第２の光カプラの位置を決定でき、それに対応する測定信号をアクチュエータのコイル（３５）を制御する制御ユニットに発する。波長選択ミラーの代わりに、減衰は大きいけれども、市販の研削及び研磨されたカプラを使用してもよい。この場合、導波路を信号供給及び信号結合のために随意に使用してもよい。
【００７９】
図１６は反射性コーティングを有するライトガイド（３）を表す。この場合、ライトガイドは第１のユニット（１）に形成された溝から成る。この溝の表面には反射用コーティング（５３）が設けられる。
【００８０】
図１７はコートされたチューブから作られたライトガイドを表す。反射コートされたチューブ（５０）が接着剤（５２）により第１のユニット（１）内の適当な溝の中に固定される。次に、トレンチ状の開いたライトガイドを得るために、チューブが機械加工及び仕上げ加工されて最終外形（５１）を与える。これの代わりとして、接着剤による固定が行われる前に機械加工が行われてもよい。コートされたファイバーをこのチューブの代わりに用いてもよい。
【００８１】
図１８は回折格子カプラの構成原理を示す。この実施例では、ライトガイド（３）は回転軸（６）の回りのその円形状の周辺に沿った円弧区分の形状の凹みを有する。この凹みは光学回折格子（６０）を支持する光学的に透明な材料（６１）を含む。この円弧区分内の回折格子に当たる光線（３２）は回折格子により外側に偏向され、第１のレンズ（６２）と第２のレンズ（６３）によりライトガイド用ファイバー（７）の入射開口にフォーカスされる。もちろん、他のレンズ配置を実施してもよい。個々の光線は全て、位置は異なるが同じ角度で回折格子に当たるので、円弧区分全体にわたり不変の格子定数が使用される。こうして、回折次数は、回転軸（６）にその源を有する発散波に対応するように作られる。この点は全ての出射結合された信号に対する焦点を表す。それは２つのレンズによりライトガイド用ファイバー（７）の端部に結像される。光学系の実質的な構成要素である２つのレンズ及びライトガイド用ファイバーが保護された環境に配設されるので、装置は特に塵埃その他の汚染に敏感でない。更に、挿入された光学回折格子でさえ、そこに汚染物の付着が形成され得る孔や切り欠き部をライトガイドに作らせない。
【００８２】
図１９はフレネル構造（６４）による信号の結合を表す。第１のユニット（１）に割り当てられたライトガイド（３）は第１の光カプラの方向に第２の光カプラにより発せられるビームを偏向する、第１の光カプラ（４）の近傍の階段状構造を有する。
【００８３】
図２０は薄膜波又は表面波を入射結合する本発明の実施例を示す。ライトガイド（３）は例として、研磨された平坦部を持つコアを有するファイバーとして示す。結合のためにプリズム（５）がライトガイドの研磨された平坦面に沿って、またそこから短い距離だけ離れてガイドされる。本例では（図示せず）、光はこのプリズムに上から入射結合される。正確に合わせるために、第１の軸受面（２１）と第２の軸受面（２０）を備える動圧軸受手段が設けられる。第２の軸の方向に沿って安定化を達成するために、それに対応する軸受部材もそれに直交して設けられる。ライトガイド自体も軸受面として用いてもよい。
【００８４】
図２１は本発明の更なる実施例を示し、そこでは能動的位置調節手段により補助された動圧軸受手段が設けられる。第１の軸受面（２１）の１つは同時にセンサー（９）に対する基準トラック（１１）の役目をする。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明による装置を一般的な形で模式的に示す図である。
【図２】本発明による装置の平面図を模式的に示す図である。
【図３】先行技術における広帯域制限の問題を図解する。
【図４】第１のユニットから第２のユニットへの光学信号の送信を模式的に示す図である。
【図５】第２のユニットから第１のユニットへの光学信号の送信を模式的に示す図である。
【図６】容量位置センサーの一実施例を示す図である。
【図７】容量位置センサーの他の実施例を示す図である。
【図８】容量位置センサーのさらに他の実施例を示す図である。
【図９】アクチュエータに組み込まれた第２の光カプラの一実施例を示す図である。
【図１０】アクチュエータに組み込まれた第２の光カプラの他の実施例を示す図である。
【図１１】光学位置センサーを示す図である。
【図１２】光学位置センサーが組み込まれた第２の光カプラを示す図である。
【図１３】図解目的で図１２の第２の光カプラの斜視図である。
【図１４】第２の光カプラによる光のライトガイドへの入出射結合を模式的に示す図である。
【図１５】制御手段の模式的構造と、中に光学位置センサーが組み込まれた第２の光カプラの組み込みを示す図である。
【図１６】反射コーティングを備えるライトガイドを示す図である。
【図１７】コートされたファイバーを備えるライトガイドを示す図である。
【図１８】回折格子カプラの構造原理を示す図である。
【図１９】フレネル構造による信号の結合を示す図である。
【図２０】表面波を入射結合する装置を示す図である。
【図２１】組み込まれた能動的及び受動的位置調節手段を備える装置を示す図である。
【符号の説明】
【００８６】
１  第１のユニット
２  第２のユニット
３  ライトガイド
４  第１の光カプラ
５  第２の光カプラ
６  第１と第２のユニットの間の回転の回転軸
７  ライトガイド用ファイバー
８  アクチュエータ
９  センサー
１０  制御ユニット
１１  基準トラック
１２  動圧又は静圧軸受手段
１３  吸収体
１４  光学送信機
１５  光学受信機
２０  第２の軸受面
２１  第１の軸受面
２２  第１の容量センサー面
２３  第２の容量センサー面
２４  容量基準面
２５  第１の接触点
２６  第２の接触点
２７  基準接触点
３０  ビームのガイド及び整形用光学系
３１  ミラー
３２  光ビーム
３３  支え
３４  永久磁石
３５  コイル
３６  ヨーク
４０  光学的導波路
４１  第１の結合面
４２  第２の結合面
４３  第１のセンサー面
４４  第２のセンサー面
４５  波長選択ミラー
４６  位置センサーの光線
４７  位置センサー送信機／受信機
４８  第１の光路
４９  第２の光路
５０  コートされたチューブ
５１  仕上げ加工されたチューブ
５２  接着剤
５３  反射性コーティング
６０  回折格子
６１  光学的に透明な材料
６２  第１のレンズ
６３  第２のレンズ
６４  フレネル構造
【図１】
2005517975.tif 000002
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
2005517975.tif 000017
【図１７】
2005517975.tif 000018
【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【国際調査報告】
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